天文学.w04.天球与天球坐标

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1、天文学·第四周天球与天球坐标系(TheCelestialSphereandCoordinateSystems)◆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天球的周日视运动天轴北天极;南天极北极星(小熊)周日圈;赤道圈★★★球面三角基础知识1.球面上的圆

2、（大圆、小圆）定理：任何平面和球面的交线都是正圆。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＝φ1）天极和天赤道（ce

3、lestialpoleandequator）天极PP’：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’QQ’天赤道2）天顶、天底和真地平（vertex，nadir＆realhorizon）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。北天极P南天极P’QQ’天赤

4、道天顶Z天底Z’真地平3）天子午圈、四方点、卯酉圈天子午圈(celestialmeridian)：过天极和天顶的大圆。四方点(directionpoint)：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。北天极P南天极P’QQ’天赤道天顶Z天底Z’真地平子午圈北点N南点S西点W东点E3）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。134）黄道与黄极（ecliptic＆eclipticpole）黄道：过天球中心做一与地

5、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。ε＝230.5春分点和秋分点北半球中纬度地区，太阳在春分秋分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=！165）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ɑ星（即北极星）距天北极很近极距约为４９’。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

6、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±４９’二、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，０°～９０°N;向南的称为南纬度，０°～９０°Ｓ。同一纬线上有相同的纬度。习惯上０°～３０°的地区，称为低纬，３０°～６０°为中纬，６０°～９０°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，０°～１８０°Ｅ；向西度量为

7、西经０°～１８０°Ｗ。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２０°Ｗ和１６０°Ｅ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):Z＝900－h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或天顶距Z，方位角A)基本点：天顶天底基本圈：真地平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)δ：由天赤道沿过天体的赤经圈向北＆南天极方

8、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δ，时角t)某一天体基本点：天极基本圈：天赤道赤纬（DEC)δ