第二章坐标系统和时间系统
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• 其中，Δψ为黄经章动 ，ε黄赤wenku.baidu.com角
•第二节 时间系 统
•2.平太阳时（MT） •（1）真太阳时:以真太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间； •（2）平太阳:由于真太阳的视运动速度是不均匀的，因而真太阳 时 • 不是均匀的时间尺度。为此引入虚拟的在赤道上匀速运行的 • 平太阳，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。 •（3）平太阳时:以平太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间。 •（4）计量时间单位：平太阳日、平太阳小时、平太阳分、平太阳 • 秒；
• （3）以物质内部原子运动特征为基础，建立了原子时(TAI)。
•第二节 时间系统
•1. 恒星时（ST）
• 定义：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为恒
星时。
• 计量时间单位：恒星日、恒星时、恒星分、恒星秒；
•（1）恒星日：春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。
• 一恒星日=24恒星时=1440恒星分=86400恒星秒
•6.平春分点：相应于平极的春分点。
第二节 时间系统
• 大地测量学研究的对象是随时间变化的，大地测量观测量与时间 密切相关、在卫星定位与导航技术中，时间系统是描述卫星运行位置的 重要基准。
• (1) 时刻：某一时间点，也就是发生某一现象的瞬间，也称历元。 • (2) 时间间隔：两个时刻之间的时间差。 • (3) 时间系统的要素：时间原点、度量单位（时间尺度）。 • (4) 任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法： • a.运动是连续的； • b.周期有足够的稳定性； • c.运动可观测；
第一节 地球的运转
① 行星运行的轨道是一个椭圆，该椭圆的一个焦点与 太阳的质心相重合
② 行星质心与太阳质心间的距离向量，在相同的时间 内所扫过的面积相等
③ 行星运动周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比 为一常量
第一节 地球的运转
• 2)天 ：以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。 球
① 天轴与天极：地球自转轴的延伸直线为天轴；天轴与天
的椭圆。
• 4）黄 极
•天 球
•黄道
•黄赤交角23°27′
第一节 地球的运转
2. 地球自转：绕其自身旋转轴的转动。周期为24小时。 • 2.1 地轴方向相对于空间的变化：由于日月等天体的影响 及地球自身的不规则，地球自转轴方向是不断变化的。
• 1）岁差：在日月引力和其它天体引力对地球隆起部分的作 用下，地球在绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变 ，从而使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天 文学中称为岁差。
• 4.国际协定原点CIO：国际天文联合会IAU和国际大地测量与物理 联合会IUGG采用国际上5个纬度服务站的资料，以1900至1905年地球 自转轴瞬时位置的平均位置作为地球的固定极称为国际协定原点CIO 。也称协议地球极CTP。
•第一节 地球的运转
•5.地极坐标系：以CIO为原点，零子午线方向为X轴，以零子午线以 西为了描述90°子午线为y轴。用来描述极移规律。任意瞬时t的极点 位置可用( )表示。
•（2）分类：真恒星时和平恒星时。
•
真恒星时等于真春分点的地方时角(LAST)，平恒星时等于平春
分
• 点的地方时角(LMST)
•（3）某一地点的恒星时：在数值上等于春分点相对于这一地方子午
圈
• 的时角。
•第二节 时间系 统
•(4) 真春分点的格林尼治时角(GAST)、平春分点的格林尼治时角 (GMST)与LAST、LMST的关系：
第二节 时间系统
• 在实际应用中，根据需要选取满足上述条件的周期运动，从而
定义了多种时间系统。
• 例如：
• （1）以地球自转运动为基础，建立了恒星时(ST)和世界时(UT)
；
• （2）以地球公转运动为基础，建立了历书时(ET)，并进一步发
展
•
为太阳系质心力学时(TDB)和地球质心力学时(TDT)；
第一节 地球的运转
•真赤道: 某一时刻的赤道.(由于岁差和章动的影响,每一 时刻赤道的位置不同) •平赤道:只有岁差影响时的赤 道. •交角章动:章动引起的黄赤交角的变化.
•黄经章动:章动引起的黄经变化.即平春分点与真春 点的角距.
•第一节 地球的运转
•2.2 地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化（极移） • 1.极移：地球自转轴相对于地球体自身内部结构的相对位置变化， 从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，称为地极移动，简 称极移。 • 2.瞬时极：与观测瞬间相对应的自转轴所处的位置，称为该瞬时的 地球极轴，相应的极点称为瞬时极。 ••3.平 极：某段时间内地极的平均位置。
球的交点称为天极(
为北天极， 为南天极)。
② 天球赤道面与天球赤道：通过地球质心O与天轴垂直的 平面，称为天球赤道面．它与天球相交的大圆，称为天 球赤道。
③ 天球子午面与子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的 平面，称为天球子午面，它与天球相交的大圆，称为天 球子午圈。
④ 时圈：通过天球的平面与天球相交的半个大圆。
•
在岁差的影响下，地球自转轴在空间绕北黄极产生缓
慢的旋转(从北天极上方观察为顺时针方向)，形成一个倒
圆锥体，其锥角等于黄赤交角23°27′。
• 岁差的周期约为25800年。岁差使春分点每年西移 50.3″。
•岁差
第一节 地球的运转
2）章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时 平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为 9.2″，周期约为18.6年。这种现象称为章动。
•第一节 地球的运转
•⑤
• :地球公转的轨道面与天球相交的大圆，黄道面
黄道
与赤道面的夹角，称为黄赤交角，约为 。
• ⑥ 春分 • :当太阳在黄道上从天球南半球刚北半球运行时
点
，黄道与天球赤道的交点r。
• 3）黄道• ：太阳公转的轨道，是一椭圆，称为黄道。但由 于其它星球的影响，使轨道产生摄动，并不严格
第二章坐标系统和时间 系统
2020年7月9日星期四
第一节 地球的运转
1.地球公转：围绕太阳的旋转
★ 公转一周的周期为一恒星年，为365.256354个太阳日
★ 地球连续两次经过春分点所需的时间为一回归年，长
度为365.24219个太阳日。
•春分点
•远日 点
• 1）满足开普勒三大行星 •地球 定律
•近日点 •秋分点
•第二节 时间系 统
•2.平太阳时（MT） •（1）真太阳时:以真太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间； •（2）平太阳:由于真太阳的视运动速度是不均匀的，因而真太阳 时 • 不是均匀的时间尺度。为此引入虚拟的在赤道上匀速运行的 • 平太阳，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。 •（3）平太阳时:以平太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间。 •（4）计量时间单位：平太阳日、平太阳小时、平太阳分、平太阳 • 秒；
• （3）以物质内部原子运动特征为基础，建立了原子时(TAI)。
•第二节 时间系统
•1. 恒星时（ST）
• 定义：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为恒
星时。
• 计量时间单位：恒星日、恒星时、恒星分、恒星秒；
•（1）恒星日：春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。
• 一恒星日=24恒星时=1440恒星分=86400恒星秒
•6.平春分点：相应于平极的春分点。
第二节 时间系统
• 大地测量学研究的对象是随时间变化的，大地测量观测量与时间 密切相关、在卫星定位与导航技术中，时间系统是描述卫星运行位置的 重要基准。
• (1) 时刻：某一时间点，也就是发生某一现象的瞬间，也称历元。 • (2) 时间间隔：两个时刻之间的时间差。 • (3) 时间系统的要素：时间原点、度量单位（时间尺度）。 • (4) 任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法： • a.运动是连续的； • b.周期有足够的稳定性； • c.运动可观测；
第一节 地球的运转
① 行星运行的轨道是一个椭圆，该椭圆的一个焦点与 太阳的质心相重合
② 行星质心与太阳质心间的距离向量，在相同的时间 内所扫过的面积相等
③ 行星运动周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比 为一常量
第一节 地球的运转
• 2)天 ：以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。 球
① 天轴与天极：地球自转轴的延伸直线为天轴；天轴与天
的椭圆。
• 4）黄 极
•天 球
•黄道
•黄赤交角23°27′
第一节 地球的运转
2. 地球自转：绕其自身旋转轴的转动。周期为24小时。 • 2.1 地轴方向相对于空间的变化：由于日月等天体的影响 及地球自身的不规则，地球自转轴方向是不断变化的。
• 1）岁差：在日月引力和其它天体引力对地球隆起部分的作 用下，地球在绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变 ，从而使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天 文学中称为岁差。
• 4.国际协定原点CIO：国际天文联合会IAU和国际大地测量与物理 联合会IUGG采用国际上5个纬度服务站的资料，以1900至1905年地球 自转轴瞬时位置的平均位置作为地球的固定极称为国际协定原点CIO 。也称协议地球极CTP。
•第一节 地球的运转
•5.地极坐标系：以CIO为原点，零子午线方向为X轴，以零子午线以 西为了描述90°子午线为y轴。用来描述极移规律。任意瞬时t的极点 位置可用( )表示。
•（2）分类：真恒星时和平恒星时。
•
真恒星时等于真春分点的地方时角(LAST)，平恒星时等于平春
分
• 点的地方时角(LMST)
•（3）某一地点的恒星时：在数值上等于春分点相对于这一地方子午
圈
• 的时角。
•第二节 时间系 统
•(4) 真春分点的格林尼治时角(GAST)、平春分点的格林尼治时角 (GMST)与LAST、LMST的关系：
第二节 时间系统
• 在实际应用中，根据需要选取满足上述条件的周期运动，从而
定义了多种时间系统。
• 例如：
• （1）以地球自转运动为基础，建立了恒星时(ST)和世界时(UT)
；
• （2）以地球公转运动为基础，建立了历书时(ET)，并进一步发
展
•
为太阳系质心力学时(TDB)和地球质心力学时(TDT)；
第一节 地球的运转
•真赤道: 某一时刻的赤道.(由于岁差和章动的影响,每一 时刻赤道的位置不同) •平赤道:只有岁差影响时的赤 道. •交角章动:章动引起的黄赤交角的变化.
•黄经章动:章动引起的黄经变化.即平春分点与真春 点的角距.
•第一节 地球的运转
•2.2 地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化（极移） • 1.极移：地球自转轴相对于地球体自身内部结构的相对位置变化， 从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，称为地极移动，简 称极移。 • 2.瞬时极：与观测瞬间相对应的自转轴所处的位置，称为该瞬时的 地球极轴，相应的极点称为瞬时极。 ••3.平 极：某段时间内地极的平均位置。
球的交点称为天极(
为北天极， 为南天极)。
② 天球赤道面与天球赤道：通过地球质心O与天轴垂直的 平面，称为天球赤道面．它与天球相交的大圆，称为天 球赤道。
③ 天球子午面与子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的 平面，称为天球子午面，它与天球相交的大圆，称为天 球子午圈。
④ 时圈：通过天球的平面与天球相交的半个大圆。
•
在岁差的影响下，地球自转轴在空间绕北黄极产生缓
慢的旋转(从北天极上方观察为顺时针方向)，形成一个倒
圆锥体，其锥角等于黄赤交角23°27′。
• 岁差的周期约为25800年。岁差使春分点每年西移 50.3″。
•岁差
第一节 地球的运转
2）章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时 平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为 9.2″，周期约为18.6年。这种现象称为章动。
•第一节 地球的运转
•⑤
• :地球公转的轨道面与天球相交的大圆，黄道面
黄道
与赤道面的夹角，称为黄赤交角，约为 。
• ⑥ 春分 • :当太阳在黄道上从天球南半球刚北半球运行时
点
，黄道与天球赤道的交点r。
• 3）黄道• ：太阳公转的轨道，是一椭圆，称为黄道。但由 于其它星球的影响，使轨道产生摄动，并不严格
第二章坐标系统和时间 系统
2020年7月9日星期四
第一节 地球的运转
1.地球公转：围绕太阳的旋转
★ 公转一周的周期为一恒星年，为365.256354个太阳日
★ 地球连续两次经过春分点所需的时间为一回归年，长
度为365.24219个太阳日。
•春分点
•远日 点
• 1）满足开普勒三大行星 •地球 定律
•近日点 •秋分点