天文学.W04.天球与天球坐标.ppt

1、天文学第四周,天球与天球坐标系,(The Celestial Sphere and Coordinate Systems),特点： 1）与直观感觉相符的科学抽象； 2）天体在天球上的位置只反映天体视方向的投影； 3）天球上任意两天体的距离用其角距表示； 4）地面上两平行方向指向天球同一点。 5）中心：观测者，地球，或太阳,一、天球概念,1、天球的概念： 以观测者为中心，无穷远为半径，为研究天体的位置和运动而引进的一个与人们直观感觉相符的假想圆球。,2、天球的旋转,地球自转,北极星(小熊 ),周日圈;赤道圈,球面三角基础知识,1. 球面上的圆 （大圆、小圆） 定理： 任何平面和球面的交线都是正圆

2、。 定义： 通过球心的平面与球面的交线，是直径最大的圆，叫做大圆。 不通过球心的平面与球面的交线，叫小圆。,2 .球面上两点的距离 球面上两点间大圆弧的长度叫球面上两点的距离。,3 .球面上圆的极 与圆所在平面相垂的球直径与球面相交的两个点。 大圆的极点： 通过球心与大圆所在平面相垂的直线与球面的两个交点。,3、 天球上的基本点圈,1、天极(p、p,)和天赤道(Q、Q, ) 2、天顶(Z)天底(Z,)和真地平 3、天子午圈、四方点、和卯酉圈 4、黄道和黄极 5、二分点和二至点 6、天极在天球上的位置 h北,1）天极和天赤道（celestial pole and equator ）,天极PP ：

3、过天球中心做一与地球自转轴平行的直线（天轴），它与天球相交的两点为天极。 天赤道QQ ：过天球中心做一与天轴垂直的平面（天赤道面），它与天球相交的大圆为天赤道。,北天极P,南天极P,Q,Q,天赤道,2）天顶、天底和真地平（vertex ，nadir real horizon ）,天顶Z ：过天球中心做一直线与观测点的铅垂线平行，交天球于两点，位于观测者头顶的一点称天顶。 天底Z ：与天顶相对的另一交点为天底。 真地平：过天球中心做一与铅垂线垂直的平面，与天球相交的大圆为真地平。,天顶 Z,天底 Z,真地平,3）天子午圈、四方点、卯酉圈,天子午圈(celestial meridian)：过天极和

4、天顶的大圆。 四方点( direction point ) ：天子午圈与真地平相交的两点为南北点(靠近北天极的为北点)。天赤道与真地平相交的两点为东西点。,子午圈,北点N,南点S,西点W,东点E,3）天子午圈、四方点、卯酉圈,卯酉圈：过天顶和东西点所做的大圆。,由于地球的自转，恒星在天上每天旋转一圈，这运动称为周日视运动。,13,4）黄道与黄极（ecliptic ecliptic pole ）,黄道：过天球中心做一与地球公转轨道平面平行的平面为黄道面，与天球相交的大圆为黄道。 黄极：黄道所对应的两个极点。 黄赤交角：黄道与赤道的交角。230.5,春分点和秋分点,北半球中纬度地区，太阳在春分秋分

5、时正好位于天赤道上，正东升起，正西落下，昼夜等长。,15,离心率 + 倾斜的轨道 = ！,16,5）二分点、二至点,二分点： 黄道与天赤道的两个交点。 春分点 ；秋分点 二至点： 黄道上与二分点相距900的另两个点。 夏至点；冬至点,黄道,当地的地理纬度等于北极星的高度。,观测北极星高度定地理纬度,小熊星座星（即北极星）距天北极很近极距约为。只要测出北极星的高度，经一些必要的修正其值就是测点的地理纬度。 只要得用简单的测角器测量北极星的高度也可得到地理纬度的概值。 这样的测定最大误差约为,二、天球坐标系,地平 坐标系 时角 坐标系,赤道 坐标系 黄道 坐标系, 地理坐标系,基圈赤道； 主圈（始

6、圈）本初子午线； 坐标值经度和纬度,纬度的度量从赤道沿经线向北的称北纬，N;向南的称为南纬度， 。同一纬线上有相同的纬度。习惯上的地区，称为低纬， 为中纬， 为高纬。,经度的度量是该点子午面和本初子午面之间的夹角。经度的度量，从本初子午线沿赤道向东度量的称为东经， ；向西度量为西经。同一经线上有相同的经度。东西半球的划分不是以本初子午线划分的而是以和划分的。,地平高度 h: 由真地平沿过天体的地平经圈向天顶、天底量度 （00 900） （天顶距 Z): Z900h 方位角 A: 起始点：南点 北点 由北点或南点沿真地平顺时针度量到过天体的地平经圈 （00 3600）,1、地平坐标系(地平高度h

7、或天顶距Z，方位角A),基本点：天顶 天底 基本圈：真地平,某一天体,北点,优点：简单易懂； 缺点：坐标因天球的周日视运动而不停改变。,基本点：天极 基本圈：天赤道 赤纬(Dec) ：由天赤道沿过天体的赤经圈向北南天极方向度量 （00 -900） 时角 t：起始点子午圈与天赤道边的交点Q。由起始点沿天赤道顺时针量至天体所在赤经圈 （0h 24h）,2、时角坐标系(赤纬 ，时角 t),某一天体,基本点：天极 基本圈：天赤道 赤纬 （DEC)：同上 赤经 （RA）：起始点-春分点（Spring Equinox）. 由春分点 沿天赤道逆时针方向量至天体所在赤经圈 （0h 24h),2、赤道坐标系(赤经，赤纬 ),春分点的时角： tr (t),基本点：黄极 基本圈：黄道 黄纬： 由黄道沿过天体的黄经圈向北和南黄极度量 （00 900） 黄经 ：起始点-春分点 由春分点沿黄道逆时针量至天体所在黄经圈与黄道的交点 （00 -3600),3、黄道坐标系(黄经 ，黄纬),4、银道坐标系(银经L，银纬b ),关于本课程：,星空运转与周日视运动； 天球和天球坐标系； 时间与历法； 天文望远镜； 太阳、地球、太阳系； 恒星的形成和演化； 白矮星、中子星和黑洞； 银河系； 星系和宇宙； 地外生命与地外文明。,30,梅西耶星表,查尔斯梅西耶（Charles Messier，1730年1817年）,法