第四章 天体视运动

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1、第四章天体视运动天体始终处于不断地运动之中，这使得天体的位置坐标不断发生变化，并由此产生一系列与航海有关的天文现象。同时，不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法，都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。因此，航海人员有必要掌握天体的运动规律，以及由此产生的天体位置坐标的变化。第一节天体周日视运动在宇宙中，天体的运动是绝对的，但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动，因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动，都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动，称为天体视运动，其中又以天体

2、周日视运动最为显著。一、天体周日视运动及其成因众所周知，每天清晨太阳从东方升起，高度逐渐增大，中午经过测者午圈时，高度达到最大，随后高度逐渐降低，在傍晚时降没于西方地平线之下。夜间仰观星空，月亮、行星和恒星也都有这一形式的运动。在这种运动中，天体，特别是恒星，相对位置保持不变，都以同一角速度围绕天轴自东向西运动。天体这种以一天为周期、绕着天轴（地轴）自东向西的运动，称为天体周日视运动。事实上，天体周日视运动是地球本身自西向东自转运动的反映。如图4-1-1所示，地球绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋转，一天转动一周，称为地球自转

3、。位于地球表面的观测者，感觉不到地球自转，却看到天球带动所有天体作相反方向的相对运动，即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀速旋转，一天转动一周，与地球自转周期相同。在天球上，天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。由图4-1-1可知，不考虑天轴的空间稳定性，天体周日平行圈与天赤道平行，即为天体的赤纬圈（平行于天赤道的小圆，圆上每一点的赤纬值相等）。显然，当天体的赤纬等于时，其周日平行圈与天赤道重合。即便天体周日视运动由地球自转引起，为了研究和分析问题的方便，通常假设地球不动，而天体作周日视运动。这一假设使得与测者有关的天球

4、基准点线圆，如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。二、天体周日视运动的现象图4-1-2为北纬某一测者的天球基准点线圆在测者子午圈平面上的投影图。该图从正东点（）向测者子午圈平面投影，圆周为测者子午圈，圆心为正东点，天赤道、测者真地平圈、东西圈以及天体赤纬圈均投影成直线，且东西圈与测者铅垂线重合。由图可知，对不同纬度的观测者，仰极高度不同，天赤道与其余天球基准点线圆之间的位置关系各异，因此与天赤道相平行的天体周日平行圈与其余天球基准点线圆之间的位置关系也各不相同，这说明不同纬度的测者将观测到不同的天

5、体周日视运动现象。分析天体周日视运动的主要现象如下：1．天体的中天如图4-1-2所示，、和分别为天体赤纬小于测者纬度（，亦即）且同名（同为北）的天体、天体赤纬与测者纬度异名（为南，为北）的天体和天体赤纬大于测者纬度（，亦即）且同名（同为北）的天体的周日平行圈（赤纬圈）。由图可知，在周日视运动中，除位于天极点上的天体，所有天体每天必有两次通过测者子午圈，这种现象称为天体的中天，其中，天体位于测者午圈称为天体上中天；天体位于测者子圈称为天体下中天。分析图4-1-2，可得如下结论：（1）在天体周日视运动中，地球表面上位于地理南极和地理北

6、极以外的测者，均可观察到天体（天极点上的天体除外）的中天现象（对地球表面上位于两极测者而言，因测者天顶与仰极重合，天体周日平行圈与测者真地平圈平行，不存在符合上述定义的中天现象）。（2）天体上中天时，天体时圈与测者午圈重合，天体地方时角等于；天体下中天时，天体时圈与测者子圈重合，天体地方时角等于。（3）天体中天时，天体方位圈与测者子午圈重合，则天体的圆周方位等于或。（4）天体上中天时高度最高；下中天时高度最低。天体中天时的高度，常被称为子午高，用示。天体上中天时的子午高（）与测者纬度（）和天体赤纬（）有如下关系：（4-1-1）式中

7、：与同名时，值取正（＋）；与异名时，值取负（－）。2．天体的出没在周日视运动中，部分天体将通过测者真地平圈，这一现象称为天体的出没。其中，天体在东方从下天半球进入上天半球称为升出；天体在西方从上天半球进入下天半球称为降没。无疑，天体是否具有出没现象，取决于天体是否经过测者真地平圈。如图4-1-3所示，有出没现象的天体，如天体和天体，其周日平行圈（赤纬圈）必定与测者真地平圈相交，亦即天体的赤纬小于弧长或。由于弧长和等于测者纬度，因此，据此可得天体有出没的条件（与和的命名无关）为：（4-1-2）由式（4-1-2）可知，若，则天体无出

8、没现象，其中，当与同名时，天体永不降没，如天体；当与异名时，天体永不升出，如天体。若，在一个周日视运动中，天体只与测者真地平圈相切一次，其中，当与同名时，天体永不降没；当与异名时，天体永不升出。综合上述分析，天体永不升出或永不降没的条件为（4-1-