《地球概论》第五讲
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• 地理坐标：地表任意地点的经度和纬度， 标志该地在地表上的特定位置，称之为该 地的地理坐标。
例如：北京的地理坐标是40°N , 116°E.
北京
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本节结束！
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• 经度：本初子午线平面和本地子午线平面之间 的夹角称经度。 经度自原点向东度量180°，叫东经度，向西度 量180°，叫西经度。
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格林尼治天文台的本初子午线
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102 经度和纬度
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• 纬度：本地法线同赤道面的交角。赤道以北称 北纬，以“N”表示；赤道以南称南纬，以“S” 表示。南北纬值为0°—90°。
不同纬度上,经度每相差1度,距离相差大约111°,具体数值见下表:
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第一章
地理坐标与天球坐标
地理坐标
第一节
பைடு நூலகம்
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101 经线和纬线
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• 地轴：地球的自转轴称之。 • 纬线：地理坐标系中，与地轴垂直，同地面相割 而成的圈，称之纬线。
05 地球概论课件 Geographical & celestial sphere coordinates_Nov10
天球：以地心为球心任 天球： 意远为半径的假 想球体（整球） 想球体（整球）
地平 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形；
纵坐标——纬度 纬度 纵坐标 横坐标——经度 横坐标 经度
P13, Fig.1-15
（1）地平坐标系 ）
道向西度量（为使天体的时角“与时俱增 ”）
P15, Fig.1-18 P16, Fig.1-17
（下） 天体第一赤道 坐标系： 坐标系：赤纬和时角
(上) 第一赤道坐标系的圆圈系 上 天赤道上4个相距 个相距90°的点： 统。天赤道上 个相距 °的点： 下点； 东、西、上、下点；得到子午 圈和六时圈。 圈和六时圈。
（3）第二赤道坐标系 ） 用途：表示天体在天球上的位置 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈 基圈： 天赤道 始圈： 春分圈 原点： 春分点 纬度： 赤纬（0°~ ±90 ° ）；
P16
经度： 赤经(0 h~24 h)，自春分点沿天赤道向东度量（为使
春分点沿天赤道向东度量，即当时的“恒星时”）
P16, Fig.1-20; P17, Fig.1-21
平面坐标 x轴 Y轴 原点 x(横坐标) x(横坐标) 横坐标 y(纵坐标) y(纵坐标) 纵坐标
球面坐标 基圈 始圈 原点 经度 纬度
P13, Fig.1-15
地理坐标 赤道 本初子午线 (0º ,0º ) 经度 纬度
天球坐标 ？ ？ ？ ？ ？
天穹和天球 天穹：地平以上的半个天球（半球） 天穹：地平以上的半个天球（半球）
极，教材上也有两种说法) 教材上也有两种说法
——黄北极和黄南极 ——黄北极和黄南极
大圆的交点： 大圆的交点：
天赤道交地平圈 黄道交天赤道 ——东点和西点 ——东点和西点 ——春分点和秋分点 ——春分点和秋分点
地球概论课后习题答案
地球概论课后习题答案第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案1.1地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……1.2地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2天球坐标：天球大圆及其两极地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′卯酉圈：S、N；黄道：K、K′；六时圈：Q、Q′2.3天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈：S、N；子午圈与天赤道：Q、Q′子午圈与卯酉圈：Z、Z′；子午圈与六时圈：P、P′天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：、黄赤交角（ε=23°26′）2.4第一赤道坐标系：时角，右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系，天球周日运动方向向西，时角向西度量。
第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量。
2.5第二赤道坐标系（δ）、黄道坐标系（）均以为原点，所以有：（0°、0h）、（0°、0°）2.6在黄道坐标系中：P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°-ε，18h）2.7西南方半空（地平坐标系）2.8当δs=hs，ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）2.9已知：S＝＝，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋★有：★=-15h12m（8h48m）2.10t＝2h39m2.1190°-35°+ε=78°26′，90°-35°+ε=31°24′2.12（答案顺序）太阳黄纬（）、太阳黄经（）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（）春分（）：0°、0°、0°、0h；夏至（）：0°、90°、ε、6h秋分（）：0°、180°、0°、12h；冬至（）：0°、270°、-ε、18h2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（）天顶Z：90°、任意、31.5°、0h、9h5m；天底Z′：-90°、任意、-31.5°、12h、21h45m天北极P：31.5°、180°、90°、任意、任意；天南极P′：-31.5°0°、-90°、任意、任意东点E：0°、270°、0°、18h、5h45m；西点W：0°、90°、0°、6h、3h5m南点S：0°、0°、-58.5°、0h、9h5m；北点N：0°、80°、58.5°、12h、21h45m上点Q：58.5°、0°、0°、0h、9h45m；下点Q′：-58.5°、180°、0°、12h、12h第二章（地球的宇宙环境）参考答案3.1恒星--（如同太阳）发光：质量巨大/中心温度很高/热核反应/能量释放；光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向，确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。
地球概论
主讲人：黄勇奇
黄冈师范学院 2010.09
地球概论 章节目录
第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动 第四章 地球运动的地理意义 第五章 地球和月球 第六章 地球的结构和物理性质
第一章 地理坐标与天球坐标
第一节 地理坐标
经线和纬线
一、 地球上的经线和纬线
地球
经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终面；
图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。
经线都是大圆，纬度间隔大体相等： 1°约折合111km。 纬线是大小不等的圆 经度的间隔，随纬度增高而减小； 与纬度的余弦成反比。
是半球和扁球。
地平圈
天底
图1-7 天球示意图 天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天 球上有它们的投影。
日心天球
地心天球
天球的视运动 天球周日运动: 对于地球观测者,天球围 绕我们以与地球自转相 反的方向（向西），和 相同的周期（1日）旋转； 周日圈：天体周日运动 行经的路线，天体愈近 天极周日圈愈小，反之 亦然。
• 由于地球自转而随同整个天球的运动， 方向向西，日转一周； • 由于地球公转而相对于恒星的运动， 方向向东，年巡天一周。
图1-10 天球的视运动
左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。
右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
天球上的圆和点
图1-11 天球大圆的交点和远距点
左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；
图1-13 天球上的距离
二、天球坐标 球坐标系的一般模式 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 纵坐标即纬度；
张华： 《地球概论》讲义 地球的运动第五章 第五章 地球的运动
第五章地球的运动地球在宇宙中的运动，最主要有三种形式。
第一种是地球自身的旋转运动。
即自转运动。
地球自转的结果，首先是不断在改变地球本体的形态；再就是派生出很多天文、地理上的动态。
第二种是地球的绕日公转运动。
就是地球在太阳的引力作用下，受太阳的制约，围绕太阳运转，并且跟随太阳系一起在银河系以及宇宙中运动。
公转运动的主要结果也产生了很多天文、地理上的动态。
第三种是太阳系天体对地球的摄动。
地球作为太阳系的一个行星，它必然会受到太阳、月球及其他行星（主要是木星）的引力作用，从而对地球的自转和公转运动状态产生摄动，使地球的运动规律发生变化，例如自转减速；岁差；章动；黄赤交角变化等。
第一节地球的自转一、地球自转及其证明1、地球自转的方向地球不停的绕着自转轴自西向东做旋转运动，称为地球的自转运动。
自转的方向是自西向东的，因而才会有天球以相反的方向自东向西的周日视运动。
我们称自西向东的方向为逆时针方向，也就是观察者从天北极上空看时，地球逆时针旋转，这种自转称为顺向自转；如果从天南极上空看，地球顺时针旋转，这种自转为逆向自转。
2、地球自转的周期为了计量地球自转周期，必须在地球之外选定参考点。
根据天球上不同的参考点（恒星、太阳、月球）计量的地球自转周期，其长度是不同的。
因此，就有各种不同的日——恒星日、太阳日和太阴日。
恒星日：同一恒星连续两次在同地中天的周期，也就是恒星（或春分点）连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，长度约为23小时56分4秒。
恒星日是地球自转的真正周期，即地球自转360°所经历的时间。
太阳日：太阳连续两次在同地中天的周期，也就是太阳中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是24小时。
太阳日是昼夜交替的周期，是人们日常生活中使用的日，由于太阳的周年运动，太阳每天在天球上向东走59′，地球上同一方向在追赶太阳的过程中，自转一圈后还要再转59′才能赶上太阳。
太阴日：月球连续两次在同地中天所经历的时间，也就是月球中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是24小时50分。
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傅科摆偏转的方向，因南北半球而不同：北半球右偏，南半球左偏。偏转的 速度，则与纬度的正弦成正比。 傅科摆摆动平面的偏转角度，因所在地的纬度而不同，其规律符合公式： D=sin1φ×15°/h
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● 月球周日视运动： 周期——太阴日，24时50分； 角速度——因月球每日东行13°左右，所以角速度为360°— 13°=347°/日。因此，月球每天中天时刻推迟50分钟左右。
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2、地球公转不均匀性的影响 实事上，地球公转是不均匀的，导致太阳的周年视运动是不 均匀的。所以，太阳的每日黄经差也是不均匀的。 • 在远日点，地球公转慢，太阳每日黄经差Δλ也慢，为57′，太 阳每日赤经差Δα也小； • 在近日点，地球公转快，太阳每日黄经差Δλ也快，为61′，太 阳每日赤经差Δα也大。 假如不考虑黄赤交角的影响，仅因太阳每日黄经差Δλ本身的 不均匀性就可导致Δλ最大、最小值相差4′。
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3、不同纬度的周日视运动 两极——地平圈与周日圈平行，天赤道与地平圈相合，只有恒显星区 和恒隐星区。 赤道——地平圈与周日圈垂直，天轴与地平圈相合，只有出没星区。 其它纬度——地平圈与周日圈斜交，三大星区均有，并随纬度增高，
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三、太阴潮和太阳潮 地球的引潮天体有二：月球和太阳。在太阳系中，前者 距地球最近；后者的质量最大。由月球引起的潮汐,叫太阴潮； 由太阳引起的潮汐，叫太阳潮 。 月球与太阳的引潮力之比为：
即太阴潮是太阳潮的两倍多。
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图中蓝箭头表示平均引力，红箭头表示实际引力，双线粉 红箭头表示引潮力。正反垂点的引潮力最大。 引潮力＝实际引力－平均引力
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4）决定一个国家的领海，亦与潮汐现象有关。领海是指海岸 向海洋延伸若干距离的海水领域。海岸线因潮汐涨落而进退， 因此，国际上规定，计算一个国家的领海，以大于潮时－－ 即海水落得最低时候的海岸线为准。
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二、引潮力的因素
正反垂点的引潮力因素：天体质量（m）、天体距离(d)和地球半径（r） 。 反垂点的引潮力为 公式中，以天体引力的方向为正。正反垂点的引潮力方向，虽有正负之分， 但它们都与重力方向相反，都是向上。 由该公式可知，引潮力的大小与天体距离的三次方成反比 。
本节结束！
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引潮力之所以会使地球发生变形，还在于它本身也因地点而不同： ——太阳在地球上的直射点及其对跖点，被叫做太阳垂点。前者面 对太阳，距离最近，是正垂点；后者背向太阳，离太阳最远，是反垂 点。正垂点所在的半球，所受的太阳引力大于全球平均引力，那里的 引潮力是向太阳的。因此，这个半球在落向太阳的过程中是超前的。 反之，反垂点所在的半个地球，所受的太阳引力小于平均引力，那里 的引潮力是背向太阳的。
地球概论第5章
日月食周期 沙罗周期
• 与日月食相关的天文周期，如朔望月、交 点月、交点年和近点月的共同周期 (最小 公倍数)，称为沙罗周期； • 沙罗周期长6 585.32日，合18年11.32日
第十二节 海洋天文潮汐
一、潮汐现象
潮汐现象
人们在沿海观察到的海水周期性的涨落现象，称 为海洋潮汐。习惯上把白天的涨潮现象称为 “潮”，夜间的涨潮现象称为“汐”，合称“潮 汐”。 涨潮：海水前进上升 落潮：海水后退下降 涨潮和落潮周期是半太阴日（约12时25分） 潮位：海水在垂直方向上升降时的水位 高潮、低潮、平潮、停潮、潮差
1.天赤道向南倾斜，天北极为仰极，可知是在北半球； 2.天赤道与地平圈交角为当地余纬，故纬度为45 N； 3.太阳周日圈(赤纬)在天赤道以南，故北半球正值冬季； 4.日、月正在向西方地平下落，可见时间接近傍晚。
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图5-4 月全食的过程（假定地球影锥在天球上的位置不动）
一年中发生交食（日食和月食统称“交食”） 的次数（与食限、食季和食年有关）
至少有两次日食，而无一次月食 最多发生七次交食
• 一年中有两个完整的食季和一个不完整的食 季（可能发生5次日食和2次月食）
• 一年中有一个完整的食季和两个不完整的食 季（可能发生4次日食和3次月食） 通常情况发生日月食各两次
月食
• 是当地球运行到与太阳相对的方向（望）， 而且日、地、月三者恰好或几乎在一直线时， 月球进入地球的影子，在地球上处于夜半球 地区的观察者，看不见或看不全月球的现象。
影锥分类 本影：在太阳照射下，地球和月球都在 背太阳方向拖着一条很长的影子，它主 要部分是一个以其顶端背向太阳的会聚 圆锥，太阳光辉全被遮蔽。
《地球概论》上课提纲
《地球概论》上课提纲第一节地理坐标一、经线和纬线●地理定位的需要——二直线相交于一点。
——每一地点都可看作特定的经线和纬线的交点。
●经线和纬线都是地面上的圆：——大圆：同一球面上最大的圆。
其圆心即为球心。
——小圆：大圆以外的圆统称小圆。
●纬线——垂直与地轴的平面同地球相割而成的圆：——纬线（parallel）相互平行，大小不等；——赤道（equator）是纬线中唯一的大圆，分全球为南北两半球●经线——通过地轴的平面同地球相割而成的圆：——经线都是大圆（通常指他的半圆），都在两极相交，大小相同；——本初子午线（prime meridiam），通过英国伦敦格林尼治天文台的经线（1884年确定）。
●地球上的方向；——南北方向（经线方向），有限方向；——东西方向（纬线方向）无限方向；理论上亦东亦西；实际上非东即西。
●地面上的距离（略）二、经度和纬度●是经线和纬线的“编号”，其本身代表一种角度；●纬度——一地相对于赤道平面的南北方向和角距离；——纬度是线面角，即本地垂线与赤道平面的交角——纬度在本地经线上度量，南北纬各分90°。
●经度——本地子午面相对于本初子午面的东西方向和角距离。
——经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终止面。
——经度通常在赤道上度量。
东西经各分180°。
●经（纬）度与经（纬）线______经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；______经线即等经度线；纬线即等纬度线。
●地理坐标______一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标。
______同地理坐标相联系的有三个大圆：赤道（横轴）、本初子午线（纵轴）和本地子午线。
______书写时按惯例：先纬度，后经度；数字在先，符号在后。
第二节天球和天球坐标一、天球和天穹●天球——以地心为球心，半径任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具。
——是整球和圆球；——分地心天球和日心天球。
●天穹——地平以上的半个天球——是半球和扁球。
《地球概论》课程教学大纲.doc
课程编码：12013002 课程性质：专业基础课学时数：54学分数：2.5考核方式：考试制订日期：2004年执笔者：谢献春《地球概论》课程教学大纲课程名称（中文/英文）：地球概论/An Introduction to Earth课程类别：专业必修课适用范围：04地理科学其中：实验/实践学时：9学时先修课程：无制订单位：广州大学地理科学学院审核者：林媚珍一、教学大纲说明（-）课程的地位、作用和任务本课程是根据全国高师或综合大学《地球概论》课程的教学要求和目的，结合中学教学和中学生素质教育的实际需要，参照现行的高中地理课本的教学内容，介绍现代天文学的基本知识和最新成就，包括、太阳系、银河系、河外星系、总星系以及宇宙学、天体起源、地外文明等内容，有助于人们树立正确的宇宙观和人生观。
本课程授课一学期，每周3学时, 总计为54学时。
（二）课程教学的目的和要求通过本课程的学习，使学生了解地球及其宇宙环境；使学生理解天体运动规律及其运动的相互关系，使学生掌握地球运动所产生的地理意义，地球运动对地理环境产生的重要影响。
并通过学习树立辩证唯物主义的自然观。
通过学习了解开展天文活动的方式、方法；掌握组织野外天象观测方法和技能。
（三）课程教学方法与手段本课程的教学方法注重理论和实践相结合，运用采用CAI课件、录象、VCD、幻灯、投影等电化设备等多媒体等教学手段，提高学生的学习积极性，增强感性认识，结合较大量的实验实习，提高动手操作能力，锻炼综合技能。
（四）课程与其它课程的联系后续课程主要有：气象与气候学、自然地理学等（五）教材与教学参考书《简明天文学教程》作者：余明等科学出版社2001年11月出版教学参考书：《地球概论教程》作者：刘南等科学出版社《地球概论》作者：金祖孟高等教育出版社二、课程的教学内容、重点和难点第一章地球与天球第一节地球坐标\地球自转与地理坐标二、地球是的方向和距离第二节天体与天球坐标、天体和天体系统：天休概念及主要天体简介；天休系统概念和主要的天体系统：地月系、太阳系、银河系、河外星系、总星系。
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“地球概论”是高档师范院校地舆专业一门先行的根本课，主要讲授地球的宇宙情况以及行星地球整体性的根本知识。
具体包括两年夜内容：地球的天文学、地球的物理学。
课程实验指导和经常使用的数据安排在附录中。
本书首先引入天体、天球和天球坐标的概念，从远到近地介绍与地球有关的天体系统(如银河系、太阳系和地月系等)，其次简述获得天体信息的主要手段，再次讨论日月地、日地关系以及近地情况对地球的影响，并重点叙述地球运动及其发生的地舆意义，最后对地球整体性知识及地球的演化进行介绍。
本册书于2010年7月由科学出书社出书刊行pdf,txt格局电子书下载《地球概论》书的作者余明跟科学出书社都为了本书付出了辛勤劳动。
自然科学类丛书21世纪高档院教材。
本书可作为高档院校地舆科学、资源情况与城乡计划办理、生态等专业本科生的教材，同时也可供广年夜酷爱地球科学的读者阅读、参考。
pdf电子书《地球概论》由网络收集整理而来，著作权归属于原书作者余明和出版商，在此也要感谢科学出版社，感谢您阅读《地球概论》。
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图 ⎯⎯ 第一赤道座标系 和第二赤道座标系： ⎯⎯ 基圈相同（天赤道） 因而有相关的纬度（赤纬） 但始圈不同，因而时角不同 于赤经。
⎯⎯ 二者的具体差异于 当时的恒星时有关；
⎯⎯ 恒星时即春分点的
， 时角 或上点的赤经：
天体赤经＋天体当时时角 ＝当时恒星时
二者的具体差异于当时的恒星时有关； 恒星时即春分点的时角，或上点的赤经：
第一章地理坐标与天球坐标 第二节 天球和天球坐标
三、各种天球坐标系之间的联系
作业布置
1.上点 Q 的时角 t 和方位 A 各等于多少？若纬度φ=30°N,当时的恒星时 S=8h 时，求 上点的高度和赤经？ 2. 天顶的时角和方位各等于多少？东点和西点呢？
主要 参考资料
《天文学教程》，高等教育出版社，朱慈盛 《天文学新概论》华中科技大学出版社，苏宜 《地球概论》刘南 高教出版社
天体赤经＋天体当时时角＝当时恒星时
3、第二赤道坐标系和黄道坐标系 第二赤道坐标系和黄道坐标系： 赤经和黄经都向东度量：有共同的原点 （春分点）。但第一赤道坐标系以天赤道 为基圈，春分圈为始圈；黄道坐标系 以黄道为基圈，以无名圈为始圈。 所以，赤纬不同于黄纬，赤经不同于黄经。
第二赤道坐标系和黄道坐标系
备注
讲授内容
青岛大学讲稿
备 注
1、 地平座标系和第一赤道坐标系：
地平座标系和第一赤道坐标系： 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角。二者的具体差 异与当地的纬度有关。仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系：
仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角。
天球上各种天球坐标的计算及其它们之间的相互换算
教授思路： 开始用 15 分钟的时间采用讲授、提问等方式对已经学过的四种天球坐标系复习巩
固，通过让学生讨论天球坐标计算题，使学生加深四种天球坐标的基本知识以及联系、 区别。通过讲解三个关系式，对照课本中关于各种天球坐标系之间的区别与联系统计 表，引导学生在当地对同一颗天体用不同的天球坐标系度量天体的天球坐标。 教学方法、突出重点、解决难点、师生互动：
青岛大学教案（理论教学用）
章节
讲授主要 内容
第一章 地理坐标和天球坐标 第二节、天球和天球坐标 三、各种天球坐标系之间的联系
各种天球坐标系之间的联系
第 5 次课 2 学时
重点 难点
天球上各种天球坐标的计算及其它们之间的相互换算
要求掌握 知识点和 分析方法
教授思路， 采用的教 学方法和 辅助手段， 板书设计， 重点如何 突出，难点 如何解决， 师生互动 等
二者的具体差异与当地的纬度有关。 仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系：
仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度 2、第一赤道座标系和第二赤道座标系：
基圈相同（天赤道）因而有相关的纬度（赤纬）但始圈不同，因而时角不同于赤经。
S（恒星时）=tr(春风点时角) S（恒星时）=t*(恒星的时角)+a*（恒星 的赤经） 恒星中天： t*=0， 则S（恒星时）=a*（恒星中天的赤经）
讲授法、讨论法。通过老师的讲授和学生的讨论，引导学生建立四种正确的、立 体的、三维的球面坐标系。通过老师引导，学助天球仪，证明三个关系式。对第二节的知识进行小结， 注意课后辅导。 辅助手段
多媒体辅助教学。展示图片，加深学生对理论知识的理解。 板书设计