《地球概论》第二节_天球和天球坐标系

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1、第二节天球坐标教学目的：１．掌握天球上主要的圈和点。２．掌握各种天球坐标系统。３．明确各种天球坐标的区别及联系，会进行天球坐标的计算。教学重点：１．有关天球坐标的概念。２．高度、赤纬、赤经、时角、黄经的意义及度量方法。教学难点：天球坐标的联系。课时：7课时。教学过程：一．天球人类对天空的直觉印象是：抬头看天，头顶最高；平视四野，天地相连。天空像一个巨大的半球罩在地面上，这个半球被称为——天穹。（一）天穹（Ｐ７）人们所能直接看到的地平以上的半个球形天空，称天穹。由于天体的距离十分遥远，故尽管它们在距离上差别很大，但人眼并不能分辨它们的远近，被认为

2、是等距的。日月星辰仿佛都位于天穹内侧，并随之旋转。从天穹的概念出发，人们设想在地球的另一侧同样有半个球面，天空作为球面不仅存在于地上，也存在于地下。宇宙包括地球在内似乎是一个球体，这种假想的球体叫天球。（二）天球１．概念（Ｐ７）２．特点（１）球心为地心：天体在天球上的相对位置大体上同他们在天穹上的位置一致。因为地球半径与无穷大相比被忽略了。（２）半径为无穷大：所有的天体都在天球上有自己的投影。人们可以把这种投影位置当作它们的真实位置。这种假想符合人类的直觉印象。事实上天球并不存在，人们能感觉到天球的原因基于两点：ò天体离我们太远，以至不能分辨其

3、远近，似乎都位于天球内表面上；ò天体之间的相对位置几乎保持不变，人们自然的想到它们镶嵌在天球上并随之旋转。３．地心天球与日心天球地心天球：以地心为球心的天球。通常所说的天球均为地心天球。日心天球：以日心为球心的天球。在讨论地球绕日公转时用日心天球。（三）天球上的圈和点１．天赤道（１）天赤道：（Ｐ10）它将天球分为南北两半球。（２）天轴：地轴无限延伸。天北极Ｐ（３）天极：天轴与天球的交点２．地平圈天南极Ｐ′（１）概念：（Ｐ10）某地地平面无限扩大与天球相交的大圆。∵Ｒ<<∞∴可以认为地平面过地心可见天球地平圈将天球分为不可见天球（２）极：天顶Ｚ，

4、天底Ｚ′铅垂线无限延伸与天球的交点。（３）地平圈与天赤道的关系0ò交角：90–Φ因各地均有自己的地平圈，而天赤道只有一个，所以不同地点的地平圈与天赤道的夹角不同，如：00两极（Φ＝90）交角为000赤道（Φ＝0）交角为900任意（Φ）交角为90–Φò交点：Ｅ、Ｗ大距点：Ｎ、Ｓ３．天子午圈（１）概念：地球经圈在天球上的投影（即过Ｐ、Ｐ′的天球大圆）。午圈：本地经线的投影（２）划分：一般以Ｐ、Ｐ′为界子圈：经圈的另一半（３）特点：ò对整个天球来说有无数条天子午圈ò对一个地点来说，因通过该地的经圈只有一个，故对应该地地平圈的天子午圈只有一个。（４）子

5、午圈与地平圈的交点：Ｎ、Ｓ（５）子午圈与天赤道的交点：Ｑ、Ｑ′４．黄道（１）概念：（Ｐ10）它是太阳周年运动的视行路线。黄北极Ｋ（２）极：黄道的两极为黄南极Ｋ′（３）黄道与天赤道的关系0ò交角：黄赤交角ε＝2326′ò交点：春分点γ，黄道对于天赤道的升交点二分点秋分点：黄道对于天赤道的降交点ò大距点：夏至点，黄道距离天赤道最北的点二至点冬至点，黄道距离天赤道最南的点〔课堂练习〕１．Ｐ２１２．３２．如图。在图上绘出：（１）Ａ地的地平圈及Ｚ、Ｚ′（２）Ａ地的子午圈（３）天赤道及Ｐ、Ｐ′（４）Ｎ、Ｓ、Ｑ、Ｑ′二．天球坐标（复习球面坐标模式：基圈、辅圈

6、、纬度、经度）（一）地平坐标系１．要素（１）基圈：地平圈。Ｚ、Ｚ′为两极。（２）辅圈：地平经圈——垂直于地平圈的大圆。其中，过Ｐ、Ｐ′的为本地子午圈。原点——南点Ｓ（测量学上以北点为原点）。（３）纬度：高度ｈ表示天体相对于地平圈的方向和角距离。度量：以地平圈为起点，在天体所在的地平经圈上度量，到该天体为止。方向：向天顶为＋（表示在地平以上，可观测到）向天底为－（表示在地平以下，不可观测到）００取值：０——±９０天顶距：高度的余角，表示天体相对与天顶的位置。０ｚ＝９０－ｈ（４）经度：方位Ａ表示天体所在的地平圈相对于午圈的位置。度量：以南点为起点，

7、在地平圈上度量至天体所在的地平经圈。方向：向西为＋，向东为－００００（Ｓ：0Ｗ：90Ｎ：180Ｅ：270）００取值：０——３６０２．特点（１）直观性该坐标系的参照系统全是在当地选定的，（如地平圈、Ｚ、Ｚ′；午圈、Ｓ）。确定了一个天体的地平坐标，则可反映出天体在本地天空中的位置，即该天体距地平有多高？离午圈有多００远？（如ｈ＝45，Ａ＝90）例如，太阳的地平坐标：００Ａ＝0，ｈ＝60，（正午太阳）００Ａ＝270，ｈ＝0，（旭日东升）００Ａ＝90，ｈ＝0，（西天落日）０òＡ＝180，有无可能？本地无，北回归线以南有。（２）地方性：同一天体的地平坐标

8、因地而异。原因：ａ．原点的变化。不同的地点各有自己的午圈及南点，在不同地点度量出的同一天体的地平坐标会发生变化。ｂ．地平圈的变化．不同地点的地平圈不同