天文学基础知识——天球与天球坐标系.ppt

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1、天球与天球坐标系天文学基础天文协会学术部沙永强天体由于引力和运动使它们保持相对的平衡。当我们抬头仰望星空时，从视觉上很难分辨出天体距离的远近，视乎是等距的，它们同观测者的关系，犹如地球面上的点同球心的关系，这样太阳，月亮和恒星看起来似乎都分布在一个很大的球面上，无论我们走在什么地方，都有这种感觉。这个以观测者为中心，以任意长为半径的假想的球，称为天球。实际上，我们知道并不存在这样的球。但天文学中仍保留了天球的概念，用来表示天体目视运动的辅助工具。在天球上作一些假想的点和线，利用它们来确定星球的视

2、位置。视位置定义为：把不同远近的星星与观测者的眼睛连成的直线延长，它们和天球相交的点，即星星在天球上的投影。天球是存在中心的选择不同的天球中心：观测者→观测者天球地心→地心天球（主要用于表示太阳系外天体的是运动和视位置）日心→日心天球（主要用于表示太阳系内天体的是运动和视位置）天球的半径是任意的它包容一切，不论天体如何遥远，天球上总有它的位置在同一视线上的不同远近的星球，在天球上的视位置是重合的所有互相平行的直线向同一方向延长，和天球交于一点这是因为天球半径无限大，所以观测者的任何位移都比圆球半

3、径小得多。几个天球相关的性质球面三角基础知识一、球面上的圆（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。大圆小圆球面上两点的距离圆的极大圆的极点：通过球心与大圆所在平面相垂的直线与球面的两个交点。天球以任意点为球心，任意长为半径，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。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

4、用其角距表示4、地面上两平行方向指向天球同一点5、任意点为球心6、观测者“由内向外”看地理坐标经度纬度赤道圈本初子午圈§1、2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：天极：P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：过天球中心做一与天轴垂直的平面，它与天球相交的大圆为天赤道。2、天顶、天底和真地平：天

5、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。3、天子午圈、四方点、卯酉圈天子午圈：过天极和天顶的大圆。四方点：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。卯酉圈：过天顶和东西点所做的大圆。4、黄道与黄极黄道：过天球中心做一与地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

6、两个极点。黄赤交角：黄道与赤道的交角。ε＝230.55、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；冬至点当地的地理纬度等于北极星的高度天球坐标一、地平坐标系基本点：天顶天底基本圈：真地平原点：南点北点地平高度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:由南点或北点沿真地平顺时针度量到过天体的地平经圈（00–3600）二、时角坐标系赤道坐标系的一种基本点：天极基本圈：天赤

7、道原点：子午圈与天赤道南边的交点。赤纬δ：由天赤道沿过天体的赤经圈向两极方向度量（00-±900）时角t：由原点沿天赤道顺时针量至天体所在赤经圈（0h–24h）三、赤道坐标系原点：春分点赤纬δ：同上赤经α：由春分点沿天赤道逆时针方向量至天体所在赤经圈（0h–24h)四、黄道坐标基本点：黄极基本圈：黄道原点：春分点黄纬β：由黄道沿过天体的黄经圈向两边度量（00—±900）黄经λ：由春分点沿黄道逆时针量至天体所在黄经圈与黄道的交点（00–3600)赤道坐标与黄道坐标五、银道坐标基本点：l银极基本圈：

8、b银道面原点：银道与赤道的北交点（1958年前）银河系中心方向（现在）银纬：由银道向北（南）度量（00-±900）银经：由银河系中心逆时针量至天体所在银经圈与银道的交点00–3600)地平坐标系时角坐标系赤道坐标系黄道坐标系银道坐标系基本点天顶、天底天极天极黄极银极基本圈真地平天赤道天赤道黄道银道面原点北点子午圈与天赤道南边的交点春分点春分点银河系中心方向纬圈地平高度h，自真地平向天顶度量为正（0°—±90°）赤纬δ：由天赤道沿过天体的赤经圈向两极方向度量（0°-±90°）同“时角坐标系”黄纬β