集美大学航海学2教案：天球坐标系

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1、--WORD格式---可编辑--第二章天球坐标系天球坐标是确定天体在天空中位置的坐标系统。天体位置确定之后，测者与天体之间才能借助数学方法，即通过球面三角公式相互联系起来，从而可以解决天文航海中诸多天文航海上的实际问题。第一节天球坐标系与地球上用纬度和经度来确定某点位置相类似，确定天体在天球上位置的球面坐标系称天球坐标系。由于天球上采用的原点和基准大圆不同，可采用多种不同的天球坐标系，在天文航海上常用的是赤道坐标系和地平坐标系。一、天球每当我们仰首望天，总感觉天空象是一个倒扣过来的半球形。太阳、月亮、行星和恒星，无论离我

2、们远或近，都好像镶嵌在这个球面上，而地球恰好位于这个半球的球心。因此，为了研究问题方便，我们定义以地心为球心，以无限长为半径所作的球面叫天球(celestialsphere)。所有天体（无论远近）都分布在天球面上，它们在球面上的位置称为天体位置。二、天球上的基本点、线、圈要在天球上建立天球坐标系，必须要确定一些基本点、线和圈。由于可以把天球看作是由地球圆球体表面无限扩展而形成的，因此，天球上的点、线、圈都可以看作是地球上的点、线、圈在天球上的投影，两者有着一一对应关系，只是名称不同而已，它们之间的对应关系见表4－2－1：

3、表4－2－1----WORD格式---可编辑--地球天球地轴天轴北极天北极南极天南极赤道天赤道纬度圈赤纬圈经度圈时圈格林经线格林午圈测者所在经度测者午圈----WORD格式---可编辑--1．天轴和天极地球自转轴pnps向两端无限延伸得到天轴(celestialaxis)。天轴和天球相交于两点，对应于地北极的一点PN称天北极，对应于地南极的一点PS称天南极,统称天极（celestialpoles）----WORD格式---可编辑--见图4-2-1。----WORD格式---可编辑--2．天赤道地球赤道平

4、面无限向四周扩展与天球球面相截所得的大圆，称天赤道(celestialequator)。如图4-2-1中垂直于天轴的大圆QQ。天赤道上任意一点距两天极的球面距离都为90°。天赤道将天球分为北天半球和南天半球。图4-2-1----WORD格式---可编辑--3．天体时圈过两天极和天体的半个大圆PNBPS称天体时圈(hourcircle)。见图4-2-2。4．天体赤纬圈过天体B且平行于天赤道的小圆DBD′称为天体赤纬圈(paralellofdeclination)，又称周日平行圈，它与地球上纬度圈dbd′相对应。见图4-

5、2-2。5．天顶和天底视地球为均匀圆球体，地面上的某一点(A)与地心O的连线即是该点的铅垂线。如图4-2-3所示。（1）测者天顶Z：无限延长测者铅垂线，向上(背离地心的方向)与天球的交点Z，称测者天顶(zenith)；而向下延长与天球的交点Z′称测者天底(nadir)。图4-2-2（2）格林天顶ZG：无限延长格林尼治天文台的铅垂线，向上与天球的交点ZG称格林天顶；而向下延长与天球的交点ZG称格林天底。6．子午圈（1）测者子午圈(observer'smeridian)过测者天顶、天底和两天极的大圆PNZPSZ称测者子午圈，

6、如图4-2-3所示。----WORD格式---可编辑--测者午圈：两天极之间包含测者天顶的半个大圆PNZPS。它与测者所在经线相对----WORD格式---可编辑--应。----WORD格式---可编辑--测者子圈：两天极之间包含测者天底的半个大圆测者子午圈将天球分为东天半球和西天半球。（2）格林子午圈过格林天顶、天底和两天极的大圆称格林子午圈如图4-2-3所示。PNZPS。(Greenwichmeridian)PNZGPSZG，----WORD格式---可编辑--格林午圈：两天极之间包含格林天顶的半个大圆P

7、NZGPS。它与格林经线(零度经线)----WORD格式---可编辑--相对应的。格林子圈：两天极之间包含格林天底的----WORD格式---可编辑--半个大圆PNZGPS。它与180°经线相对应。7．测者真地平圈通过地心且垂直于测者铅垂线的平面与天球截得的大圆NESW称测者真地平圈(celestialhorizon)或地心真地平圈，真地平圈上任意一点距天顶或天底的球面距离均为90°。真地平圈将天球分为上天半球和下天半球，见图4-2-3。8．方位基点(Cardinalpoints)又称四方点。测者子午圈与真地平圈交

8、于图4-2-3----WORD格式---可编辑--两点，靠近天北极的一点称北点N，与其相对的点称南点S。天赤道和真地平圈交于两点，测者面向北，右侧为东点E，左侧为西点W。四方点N、E、S、W将真地平分成NE、NW、SE、----WORD格式---可编辑--SW四个象限，每个象限为90°。见图4-2-3。----