实验一 地理坐标与天球坐标

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1、实验一地理坐标与天球坐标一、实验目的：1.掌握地球天球仪的结构；2.运用地球仪与天球仪读取坐标。二、实验内容：1.地理坐标的建立与使用；2.天球坐标的建立与使用。三、实验用品：1.地球仪；2.天球仪；3.转动星图。四、实验过程：（一）地球仪的构造与用法：1.构造：球部：经纬网、赤道、本初子午线、地名。支架：支撑球部使其自由转动以演示地球自转，转动轴与赤道有23º26'的交角。2.用途与用法：用途：用于确定地球上点的位置、查找地物的名称及经纬度范围。用法：查地物坐标或用坐标查地物。（二）天球仪的构造与用法：1.构造：（如图1）图15（1）球部：星座名称、恒星、坐

2、标（第一赤道坐标系、第二赤道坐标系）、银河系等。天球是天球仪的主体，其中心轴线代表天轴。天轴两端有轴承，装在子午线圈上，用以支持天球的旋转。两个轴承即天北极P和天南极P′。天球上距两天极相等距离的大圆为天赤道。和天赤道正交的大圆（以两极为终端）是赤经圈，其间是1h（150），其赤经值注明在天赤道上。与天赤道平行的是赤纬圈，间距一般是100。和天赤道斜交约23.5°的大圆为黄道，其上注明黄经度数、日期和节气，表明不同日期太阳在周年视运动中的位置。黄道的两个极，即黄北极和黄南极，他们分别与天北极和天南极的角距离大约23.5°。黄道和天赤道相交的两点：春分点和秋分点

3、，Oh赤经线通过的点是春分点，12h赤经线通过的点是秋分点。6h赤经线与黄道的交点是夏至点，18h赤经线与黄道的交点是冬至点。天球上绘有星座图形，肉眼可见的有星团和星云及银河等，银河的中心线是银道。（2）圈：子午圈、地平圈。子午圈是通过天极和所测地南点、北点及天顶的大圆。子午圈与天赤道相垂直，自天赤道到两极0°~90°的刻度，子午圈的最高点是天顶，与之对应的最低点是天底。天顶和天底连线即所测点的铅垂线。地平圈是过地心垂直于当地铅垂线的球面大圆，地平圈与子午圈相交于北点和南点，与天赤道相交与东点和西点。地平圈上有0°~360°的刻度，表示地平经度（方位），方位自

4、南点顺时针方向度量。（3）支架：主要指示地平坐标系。支架包括竖环和底座两部分，竖环不但固定地平圈，而且代表子午圈。2.用法：在使用天球仪时，首先要将天球仪调整到与观察者赤道坐标系统相符合的位置，这种调整叫做天球仪的校正。①    方位校正放置天球仪时要使地平圈上所注的东南西北四个正方位和当地实际方位相符和，这就是方位的校正。这样才能保证天球仪上的子午圈和实际天球子午圈相一致。②    纬度校正5其次要对天球仪进行纬度的校正。由于仰极高度等于地理纬度等于天顶的赤纬。所以，只要转动子午圈，使天极（观测者在北半球上是北天极，在南半球上是南天极）高度等于当地的地理纬度

5、即可。经过纬度校正以后，即可在天球仪上演示天体在当地周日运动的一般情况：在地平圈上使天球自东向西旋转来演示天球的周日运动（因为地球自转自西向东）。③    时间校正如果讨论具体时刻的天象，还必须对观测时刻进行时间校正。由于天球仪上使用的是恒星时，必须把观测时刻（区时，北京时间，地方时等）化为恒星时，则可在天赤道上找到与恒星时相应的赤经线，把它置于午圈下即可。（后继课程学习时再讲解）④用途在天球仪上直接求解问题：a读取恒星赤经和赤纬的近似值：首先在天球仪上找到要读取坐标的恒星，然后将其转到与午圈相交的位置，在午圈与天赤道相交的位置读出其赤经，在午圈上读出赤纬。b

6、已知赤经和赤纬找出某恒星：按上术操作方法进行相反过程即可。即按已知赤经值在天赤道上找出它所在的赤经圈（非整时赤经线用内插法确定），转动天球仪，使其与午圈相交；然后在午圈上找出已知赤纬度数，则刻点就是要找的某恒星。c读取某日的太阳黄经、赤经和赤纬的近似值：在黄道上找到某日太阳的位置，该点即太阳某日在天球上的视位置，就可直接在黄道上读出太阳的黄经值。按读取恒星赤经、赤纬的方法读得太阳的赤经和赤纬。按已知条件在天球仪上求解问题a已知日期和时间求当时当地的可见天象：将天球仪做方位校正、按当地地理纬度调整天极高度（仰极高度等于地理纬度）、进行天球仪的时间校正，此时地平圈

7、以上半球即为可见天象。5b求已知恒星时的某恒星时角：求已知恒星时时刻的恒星时角，就是求该时刻某恒星在天球上的位置与午圈之间的角距离（定义）。将天球仪进行时间校正，并使其固定不动；找到所查恒星，恒星所在的赤经圈与午圈在赤道上张开的角就是该恒星的时角。c求某地某日太阳出没时刻和出没方位，上中天高度和昼长：按已知地理纬度调整好天极高度（仰极高度等于地理纬度）；在黄道上确定某日太阳的位置；将该日太阳与午圈相交午圈，在午圈上读出太阳的上中天高度（即正午太阳高度）。转动天球仪，使太阳位于地平圈上，此时太阳位置即日出点（在东方）或日没点（在西方），这两点的方位角，即日出（或

8、日没）的方位角。在同一赤经圈上在天赤道