天体的周日视运动
14 天体的周日视运动和太阳的周年运动
十四天体的周日视运动和太阳的周年运动1 天体的周日视运动和不同纬度处天球的旋转◆天体的周日视运动地面观测者直接观测到的天体的运动叫做天体的“视运动”。
引起天体视运动的因素很多，对于太阳系内的天体而言，地球公转运动和天体自身的空间运动是形成视运动的一种重要因素；对于较近的某些太阳系外天体，地球公转运动所引起的周年视差和太阳运动带来的长期视差，以及岁差、章动、光行差、自行和大气折射等因素都能影响天体在天球上的视位置。
但是这些影响不是造成天体视运动的主要因素，通常不把它们归属于天体视运动研究的范围。
造成天体视运动的主要因素是地球自转。
由于地球每天自转一圈，所以地球自转引起的天体视运动叫做“周日视运动”。
地球是自西向东自转的，所以观察者在地球上看来，天体在一个恒星日内沿着平行于赤道的小圆，在天球上自东向西运行一圈。
这个圆圈称为天体的周日平行圈。
周日视运动是一切天体最显著的视运动。
◆太阳的视运动地面观测者直接观测到太阳在天球上的运动叫做“太阳视运动”。
太阳视运动分为两种：周日视运动和周年视运动。
周日视运动是地球自转引起的一种视觉效果，它造成太阳每天东升西落。
太阳的周年视运动（见后《太阳的周年视运动是是古代历法的依据》一节），它导致太阳在恒星背景上相对位移。
太阳在天球上周年视运动的轨迹是黄道，运动方向是由西向东，每年运行一圈，每天约移动1°。
黄道被分成了十二等份，每等份约为30°，与一年十二个月相对应。
太阳每月在黄道上的位置用附近的星座命名，这些星座称为“黄道十二宫”。
每“宫”对应于一个月，太阳每月进入一“宫”。
民间所说的某人是某某星座，就是指他(她)出生的那一个月太阳在哪一个星座。
◆月球的视运动地面观测者直接观测到月亮在天球上的运动叫做“月亮视运动”。
月亮视运动也有两种运动组成，即除了地球自转造成的周日视运动外，还有月亮绕地球公转引起的公转运动。
由于月亮每月围绕地球公转一周，地面的观测者能看到它每天在星座之间自西向东移动13.20。
不同纬度一年中太阳的周日视运动情况
不同纬度一年中太阳的周日视运动情况每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。
太阳在一天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。
天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形成的。
随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断的变化。
本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度（以北纬为例）太阳的周日视运动情况。
（每种情况的左图为水平方向上的地平圈图，右图为实际空间中的地平圈图，图中A 点为地平圈的纬度位置）一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况图一：赤道上（0º）从图一可以看出：春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在正头顶，太阳高度达一天中最大值为90º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。
冬至时，赤道上，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
二、赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以20ºN 为例）图二：赤道与北回归线之间（20ºN ）3：冬至（H=46º34¹）2：春秋分（H=70º）1：夏至 （H=86º34¹）NS 123NS 3：冬至 （H=66º34¹） 3212：春秋分（H=90º）1：夏至 （H=66º34¹）春秋分时，20ºN ，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为70º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
航海学天文运动
§4—2 天体视运动一、天体周日视运动1. 天体周日视运动的成因及其运动规律:由于地球绕地轴自西向东的自转一周360°，周期24h。
视地球不动，天球绕天轴自东向西, 一周360°，周期24h,称为天体周日视运动。
2. 天体周日视运动的现象（1）天体的中天：在周日视运动中，当天体中心通过子午圈时，称为中天。
当天体中心通过测者午圈时，称为上中天。
LHA=0º，高度（子午高）H最大；当天体中心通过测者子圈时，称为下中天。
LHA=180°，高度（子午高）H最小。
①DEC﹤φ同名：上中天的方位A与测者纬度φ异名；A=180º，X=0º。
② DEC与φ异名：上中天的方位A与测者纬度φ异名；A=180º，X=0º。
③DEC﹥φ同名：上中天的方位A与φ同名；A=0º，X=180º。
★中天高度的计算：H =（90°-φ）+Dec（2）天体的出没：天体中心通过测者地心真地平时称为天体的真出没。
天体中心位于东方真地平时，称为真出；天体中心位于西方真地平时，称为真没。
①天体出没的条件：Dec﹤90°-φ当Dec与φ同名时，天体在上天半球运行的时间长于在下天半球运行的时间；当Dec与φ异名时，天体在上天半球运行的时间短于在下天半球运行的时间。
②当Dec≥90°- φ，无出没现象。
当Dec与φ同名时，则永不降没；当Dec与φ异名，则永不升出；（3）天体在上天半球的方位变化范围①Dec﹤φ且同名的天体，在上天半球时的方位变化范围是四个象限。
它们的周日平行圈在上天半球与东西圈相交。
天体在上天半球运行的时间长于在下天半球运行的时间。
② Dec与φ异名的天体，在上天半球时的方位变化范围是与纬度异名的两个象限。
天体在上天半球运行的时间短于在下天半球运行的时间。
③Dec＞φ且同名的天体，在上天半球只经过与测者纬度同名的两个象限。
天体视运动的观察
天体视运动的观察(一)天体的周日视运动如果你喜欢观察星空，辨认星座，你一早已发现所有的星星都象太阳和月亮一样，有着东升西落的运动。
由于这种运动每天有规律地重复出现，所以叫做天体的周日视运动。
天体的周日视运动现象是怎样产生的呢？由于在周日视运动的过程中，星星之间的相对位置和星座的形状保持不变，所以古时候的人们认为整个星空是在绕着一条轴线旋转。
通过长时期的观测研究，人们终于认识了天体的周日视运动其实是地球自转运动的反映。
就像人坐在奔驰的火车里看到外面的房屋、树木在向后跑一样，地球每天绕自转轴自西向东旋转一周，地球上的人们就会看到所有的星星每天都绕着一个轴自东向西旋转一周。
这个旋转轴与地球的自转轴方向一致，叫做天轴。
天轴和天球相交于两点，和地球北极相对应的一点叫做北天极，和地球南极相对应的一点叫做南天极。
太阳和月亮的周日旋转是大家都非常熟悉的。
要观测恒星的周日视运动，你可以在天黑以后，选择夜空中特征明显的一个星座，记准它在天球上的位置。
过一个小时以后，你再去看，就台发现这个星座已经在天球上移动了大约15度。
当恒星在做周日旋转的时候，北天极和南天极是固定不动的，而两个天极附近的恒星(即拱极星)的运动轨迹呈一个个的同心圆。
恒星离天极越近，所得到的圆圈的半径就越小，小熊星座星很靠近北天极，人们通常就把它叫做北极星。
北极星在周目旋转中的轨迹是一个极小的圆，我们几乎可以认为它是固定不动的。
假如你有兴趣的话，在晴朗无月的夜晚，有照相机对准北极星露光一小时左右，你就可以拍下拱极星周日视运动的轨迹了。
中纬度地区所见的恒星周日视运动另外，对于地球上各个不同纬度的观测者来说，他们所看到的天体的视运动线路和地平间的关系也各不相同。
下面我们找几个特殊的地区来给大家做一简单的介绍。
在北纬40度地区。
观测者可以看见北极星在正北地平线上空高40度的位置。
从正东方升起的星倾斜着移向南方，到上中天时(即到正南方时)，它距离地平线的高度是50度，以后它又倾斜着向西移动，由正西方落到地平线以下。
9.0 天体视运动
天体赤纬圈和真地平圈不相交
天体周日视运动
出没象限 方位
Dec为N则在NE升出，NW降没 Dec为S则在SE升出，SW降没 Dec=0º ，正东升出，正西降没
天体周日视运动
三、天体的中天 (meridian passage)：
在周日视运动中，当天体中心经过测者子午圈 时。
上中天(upper meridian passage) 中天 下中天(lower meridian passage)
航海学
第九章 天体视运动
天体周日视运动
主要内容: 一、天体周日视运动成因、轨迹
二、天体的出没
三、天体的中天 重点 四、天体在上天半球象限变化 五、不同纬度天体周日视运动
难点 六、天体高度和方位的变化
七、课堂小结和作业
天体周日视运动
本章教学目标:
1.掌握天体周日视运动的成因、轨迹
2.掌握天体出没、中天概念
天体周日视运动
φ Ｚ
3
Ｑ‘ 2 1 90o-φ
Ｐn
S
4
N
Ｐs
Ｑ
天体周日视运动
中天顶距(Z):有方向,方向和中天高度相反
由H=(90º-Φ )±Dec
Φ =Z±Dec
Dec与Z同名时取“+”；异名时取“-”
天体周日视运动
天体下中天(lower meridian passage)：天体 中心经过测者子圈时。 LHA=180º 四、天体在上天半球所经过的象限变化
天体周日视运动
上中天：天体中心经过测者午圈时。 天体地方时角LHA=0º 天体方位A=0º或180º
天体位置角X=0º或180º
天体周日视运动
天体的中天高度(meridian altitude)H：
周日视运动
Pn(N)
③所有天体，在上中天时的高度 H=90-Dec，上中天时的 任务二 天体周日视运动 顶距Z=Dec。
Z`(Q`) 13
项目五：天文基础 职业教育航海技术专业教学资源库
船舶定位与导航
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天体周日视运动
㈣பைடு நூலகம்同纬度上天体周日视运动现象
⑵测者位于两极( =90N或S)
2
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船舶定位与导航
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天体周日视运动
现象周日视运动使天体产生了出没、中天、高度和方位变化等现象；当测者纬度和天 ： 体赤纬不变时，这些现象就确定了。 项目五 天文基础 Z ㈠天体的出没（rise and set of celestial body） 在周日视运动中，当天体中心通过测者地心真地平 时称天体的真出没。其中当天体中心位于东方真地平 W 时称为真出， 位于西方真地平时称真没。
2、无出没的天体，其赤纬Dec≥90－ S ①Dec与同名，，天体不没，方位在NE和NW两象限变化。
N
任务二 天体周日视运动 ②Dec= 90－，天体恰好不出或不没，不出过 S点， 不没过N点。 ③Dec与异名，天体不出
11
E
Z`
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W
H=（90- φ）±Dec
S E Z` 6
N
式中Dec与φ同名取”＋”， Dec与φ异名取 ”－”；当(90 任务二 天体周日视运动 －φ)±Dec>90时，H＝180-[(90－φ）±Dec]。
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天体视运动
F W
Ａ＝0、Ｘ＝180。
S
N
当Dec与异名或Dec< φ ，且
E
同名时，天体半圆方位角
PS
Ａ＝180、位置角Ｘ＝0；
Q'
天体中天时的高度称中天高度Ｈ，
Z
Q
如果测者纬度和天体赤纬Dec不变，
这时天体的高度最高:
A
W S
E
H＝（90－φ）±Dec
PS
上式中：Dec与φ同名取＂＋＂，
位变化缓慢。
第二节 太阳周年视运动 Solar annual apparent motion
一、太阳周年视运动的成因
地球除自转外，每年(约365.2422日)还绕 太阳自西向东公转一周，由此而引起太 阳每年相对地球自西向东运动一周的现 象称为太阳周年视运动。
1黄道（ecliptic）：地球公转轨道面与天 球截得的大圆，亦即太阳周年视运动的 轨迹。
当天体距角时，其位置角X=90°，高度变化率＝－cos Dec，
说明高度变化最快。且与天体赤纬有关。
综上所述得出以下结论： （1）当天体中天时，其高度变化最慢，
在中天附近其高度变化缓慢； （2）当天体过东西圈时，其高度变化最
快，且与测者纬度有关； （3）当天体距角时，其高度变化最快，
黄道平面与天赤道平面的夹角ε＝2327， 该角称为黄赤交角obliquity of the ecliptic
黄道与天赤道交于两个点，称两分点。 太阳赤纬由S变为Ｎ所经过的一点称春分 点（vernal equinox），另一点为秋分 点（autumnal equinox）。
在黄道上距两分点90°的两个点，称两 至点。太阳赤纬为N时所经过的一点称夏 至点。另一点为冬至点。三、天体周日视运动引起天体 Nhomakorabea标的变化
天文学导论复习
•体积膨胀表面温度降低，但光度增加
2.红巨星支
He核体积持续缩小电子开始简并(压)
红巨星结构：非燃烧简并He核+燃烧H壳层+非燃烧H包层
（恒星沿RGB是加速向上攀升的）
3.氦闪
由于简并，He核温度上升但不膨胀
氦闪后，电子简并解除
恒星进入一个新的稳定态：He在正常的非简并的核内燃烧成为C，H在壳层内燃烧成为He
3.牛顿的万有引力定律
牛顿万有引力定律适用于弱引力场，例如太阳系（水星除外）
4.爱因斯坦的相对论
长度、时间和质量是相对的，依赖观测者相对于所选定的参考系的运动
三．辐射与天文望远镜
1.电磁（波）辐射
2.黑体辐射
物件加热：低温红外线，温度升高红光黄光白光蓝光
黑体谱的形状只与物体(恒星)的表面温度有关
维恩位移定律：温度降低，黑体谱的峰值向长波方向移动
6.太阳系的形成
六．系外行星
1.引言：系外行星存在的证据
尘埃盘(Dust Disks)暗示行星的存在
2.方法：探测系外行星的5大技术
直接成像法
天体测量学法
视向速度法—多普勒效应
凌星法
微引力透镜法
时间测量法
3.历史：不该有行星的脉冲星
4.特征：系外行星与太阳系大不同
5.方向：寻找类地行星的宏伟计划
6.目的：搜寻地外生命与智慧生命
2.类地行星
一般特征：像地球，靠近太阳，铁（镍）核心和岩石外壳，没有或极少卫星，体积小，质量不大，致密，密度= 4-5 g/cm3，大气稀薄
水星
几乎没有大气，水星表面昼夜温差极大
金星
14 天体的周日视运动和太阳的周年运动
十四天体的周日视运动和太阳的周年运动1 天体的周日视运动和不同纬度处天球的旋转◆天体的周日视运动地面观测者直接观测到的天体的运动叫做天体的“视运动”。
引起天体视运动的因素很多，对于太阳系内的天体而言，地球公转运动和天体自身的空间运动是形成视运动的一种重要因素；对于较近的某些太阳系外天体，地球公转运动所引起的周年视差和太阳运动带来的长期视差，以及岁差、章动、光行差、自行和大气折射等因素都能影响天体在天球上的视位置。
但是这些影响不是造成天体视运动的主要因素，通常不把它们归属于天体视运动研究的范围。
造成天体视运动的主要因素是地球自转。
由于地球每天自转一圈，所以地球自转引起的天体视运动叫做“周日视运动”。
地球是自西向东自转的，所以观察者在地球上看来，天体在一个恒星日内沿着平行于赤道的小圆，在天球上自东向西运行一圈。
这个圆圈称为天体的周日平行圈。
周日视运动是一切天体最显著的视运动。
◆太阳的视运动地面观测者直接观测到太阳在天球上的运动叫做“太阳视运动”。
太阳视运动分为两种：周日视运动和周年视运动。
周日视运动是地球自转引起的一种视觉效果，它造成太阳每天东升西落。
太阳的周年视运动（见后《太阳的周年视运动是是古代历法的依据》一节），它导致太阳在恒星背景上相对位移。
太阳在天球上周年视运动的轨迹是黄道，运动方向是由西向东，每年运行一圈，每天约移动1°。
黄道被分成了十二等份，每等份约为30°，与一年十二个月相对应。
太阳每月在黄道上的位置用附近的星座命名，这些星座称为“黄道十二宫”。
每“宫”对应于一个月，太阳每月进入一“宫”。
民间所说的某人是某某星座，就是指他(她)出生的那一个月太阳在哪一个星座。
◆月球的视运动地面观测者直接观测到月亮在天球上的运动叫做“月亮视运动”。
月亮视运动也有两种运动组成，即除了地球自转造成的周日视运动外，还有月亮绕地球公转引起的公转运动。
由于月亮每月围绕地球公转一周，地面的观测者能看到它每天在星座之间自西向东移动13.20。
第四章 天体视运动
第四章天体视运动天体始终处于不断地运动之中，这使得天体的位置坐标不断发生变化，并由此产生一系列与航海有关的天文现象。
同时，不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法，都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。
因此，航海人员有必要掌握天体的运动规律，以及由此产生的天体位置坐标的变化。
第一节天体周日视运动在宇宙中，天体的运动是绝对的，但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动，因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动，都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。
位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动，称为天体视运动，其中又以天体周日视运动最为显著。
一、天体周日视运动及其成因度逐渐增大，中午经过测者午圈时，高度达到最大，随后高度逐渐降低，在傍晚时降没于西方地平线之下。
夜间仰观星空，月亮、行星和恒星也都有这一形式的运动。
在这种运动中，天体，特别是恒星，相对位置保持不变，都以同一角速度围绕天轴自东向西运动。
天体这种以一天为周期、绕着天轴（地轴）自东向西的运动，称为天体周日视运动。
事实上，天体周日视运动是地球本身自西向东自转运动的反映。
如图4-1-1所示，地球绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋转，一天转动一周，称为地球自转。
位于地球表面的观测者，感觉不到地球自转，却看到天球带动所有天体作相反方向的相对运动，即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀速旋转，一天转动一周，与地球自转周期相同。
在天球上，天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。
由图4-1-1可知，不考虑天轴的空间稳定性，天体周日平行圈与天赤道平行，即为天体的赤纬圈（平行于天赤道的小圆，圆上每一点的赤纬值相等）。
显然，当天体的赤纬等于0︒时，其周日平行圈与天赤道重合。
即便天体周日视运动由地球自转引起，为了研究和分析问题的方便，通常假设地球不动，而天体作周日视运动。
这一假设使得与测者有关的天球基准点线圆，如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。
天体视运动(0378)
PN
N
测者在两极， =90° 测者在两极， =90°： 在两极，仰极与天顶重合， 在两极，仰极与天顶重合， 真地平圈与天赤道重合， 真地平圈与天赤道重合， 赤纬圈与高度圈重合。 赤纬圈与高度圈重合。 天体与真地平圈平行地 运行，高度永远等于δ 运行，高度永远等于δ。 对于地极处的测者， 对于地极处的测者，不 存在测者子午圈， 存在测者子午圈，没有 东西圈，没有地平的N 东西圈，没有地平的N、 E、S、W点。对于PS， 对于P 所有的方向将是北（ 所有的方向将是北（N）； 对于P 对于PN，所有的方向都 是南（ 是南（S）。
天体周日视运动
每天早晨，太阳总是从东方升起，高度逐渐增大， 每天早晨，太阳总是从东方升起，高度逐渐增大，到中午经过 测者午圈,高度达到最大，而后高度逐渐下降，于傍晚没于西方。 测者午圈,高度达到最大，而后高度逐渐下降，于傍晚没于西方。 夜间观测星空时， 夜间观测星空时，也会发现所有的星体都象太阳一样有东升西 落的现象。由于这种运动每天有规律地重复出现， 落的现象。由于这种运动每天有规律地重复出现，所以将天体 这种以一昼夜为周期绕地球自东向西运动的现象称为天体周日 视运动（ body)。 视运动（Diurnal apparent motion of celestial body)。 天体周日视运动的成因 天体自东向西的周日运动的原因是地球绕地轴每日自西向东 自转一周的反映。 自转一周的反映。
上中天
Z PNΒιβλιοθήκη Q降没SN
升出
Q'
下中天
PS Z'
天体出没的条件 Q 90° 90°- δ
S
Z PN
天体周日平行圈相对于 测者真地平圈的位置是 由天体赤纬和测者纬度 由天体赤纬和测者纬度 的关系所决定。 的关系所决定。 在给定纬度处，天体有 在给定纬度处， 真出和真没的条件是与 δ、 的名称无关的不 等式 ： δ < 90°- 90° 通过北点(N)的条件是 通过北点(N)的条件是： 的条件是： δN = 90°- 90° 通过南点(S)的条件是 通过南点(S)的条件是: 的条件是: δS = 90°- 90°
天体视运动
太阳周年视运动的规律
太阳沿黄道自西向东周年视运动一周，其赤纬、赤经也相应 变化一周，因而产生了四季，以及四季星空循环变化的现象。 1．运动规律 太阳在周年视运动期间，通过分点、至点的日期、坐标值及 其变化规律如表所示。
太阳周日和周年视运动的合成运动 太阳在天球上同时参与周 日视运动和周年视运动。 但对一测者来说，看到的 太阳视运动是太阳周日和 周年视运动的合成运动。 如图所示，太阳周日平行 圈在周年视运动影响下， 其合成运动是沿着螺旋曲 线运行的。但是螺旋线的 变化范围不超过太阳赤 纬在一年中的变化范围， 即23º 27N～23º 27S。 最北的周日平行圈称为 北回归线（Tropic of Cancer)， 最南的周日平行圈称为 南回归线（Tropic of Capricorn）。
当太阳在黄道上作周年视运动时，太阳时圈、天赤道和黄道 构成一球面直角三角形ΥAD。 太阳赤经、日变化量 (RA)
cos RA 2 d cos Dec
因为太阳周年视运动是不等速的，所以其黄经日变化量也是 不相等的。经计算太阳在春分点和秋分点前后其黄经日变化 量约为59′.2和58′.6，在夏至点和冬至点前后约为57′.2和 61′.2，代入上式得太阳在分、至点前后赤经日变化量为： 春分点前后 (RA) ———— 54′.3 夏至点前后 (RA) ———— 62′.3 秋分点前后 (RA) ———— 53′.8 冬至点前后 (RA) ———— 66′.6
天体视运动 天体周日视运动
太阳周年视运动 月球视运动
在海上，为了观测天体测定船位，必须知道所测天体的准确 位置。由于天体的运动，使得它们的位置坐标不断地发生变化。 所谓天体视运动，就是指测者在地面上所见到的天体运动的 现象和规律。
什么是天体的视运动
什么是天体的视运动天体视运动（apparent motion of celestial bodies）地面观测者直观观测到的天体的运动,主要是由地球自转引起的.对太阳系内的天体来说,地球绕太阳公转和这些天体本身的空间运动也是形成天体视运动的重要原因.在太阳系外的各类天体中,一些近距星的视位置还要受到因地球公转所引起的周年视差和太阳本动带来的长期视差的影响.此外,岁差和章动、光行差、自行和大气折射等也会引起天体在天球上视位置的改变,但这些通常都不属于天体的视运动的研究范围.天体的周日视运动由于地球自转,地面上的观测者看到天体于一恒星日内在天球上自东向西沿着与赤道平行的小圆转过一周.这个圆称为天体的周日平行圈.这种直观的运动称为天体的周日视运动.周日视运动是一切天体最显著的视运动.在用天体照相仪对北极天区所拍得的照片上,可以清晰地看到北极附近恒星的周日视运动轨迹.在地球北极处,北天极与天顶重合,天体的周日平行圈与地平圈平行,天体既不升起,也不下落,永远保持同一高度.那里只能看到天球北半部的天体.在赤道处,天极落在地平圈上,天体的周日平行圈与地平圈相垂直,天体沿着与地平圈垂直的圆周自东向西作周日视运动.那里可以看到全天的天体.天体因周日视运动不断改变着自己的地平坐标,即方位角和高度.天体在作周日视运动时,经过天球上一些特殊的圈（包括大圆和小圆）或点,这些现象在天体测量工作中具有重要意义.中天天体经过观测者的子午圈时称为中天.经过包括天极和天顶的那半个子午圈时,天体到达最高位置,称为上中天;经过包括天极和天底的那半个子午圈时,天体到达最低位置,称为下中天.出没天体经过观测者的地平圈时称为出没,也称升落.天体从地平圈下升到地平圈上称为出,反之称为没.永不下落和永不上升的天体没有出没现象.由于地球公转等因素的影响,不同日期内天体周日视运动的轨迹是有变化的.对太阳系的天体,特别对太阳和月球来说,它们的赤道坐标在短时期内有显著变化,它们的周日视运动的轨迹变化较快,尤其是每天的出没时刻和方位以及中天的时刻和高度都会有显著的变化.但对于恒星来说,这种影响是极其微小的.太阳的视运动太阳除参与因地球自转引起的周日视运动外,还存在因地球公转引起的在恒星背景上的相对运动,即周年视运动.太阳因周年视运动在黄道上自西向东每天移动约1°.在一年的不同日期内,太阳的赤经、赤纬的变化,引起昼夜长度的变化.对北半球来说,一年内只有两天,即春分和秋分,太阳由东点出,西点没,昼夜相等.从春分起,太阳的出没方位逐渐北移,夏至日到达最北点.在这段时间内,太阳出的时刻逐日提早,而没的时刻逐日延迟.同时中天高度越来越高,白昼变长,黑夜缩短.夏至那天中天高度最高,白天最长.夏至以后,太阳的出没方位逐渐南移,中天高度逐渐下降.秋分以后,太阳的出没位置已在东、西点以南,昼短夜长.这个过程一直延续到冬至日为止.这时,太阳的出没位置到达最南点,白昼最短,黑夜最长.以后,太阳的出没点重新北移,到春分点时昼夜又相等,完成一年一周的运动.由于纬度不同,太阳周日视运动的变化情况也有所不同.纬度越高,夏季白天越长,冬季白天越短.极圈以北开始出现“白夜”和“黑昼”.在地球北极,则是半年白天,半年黑夜,太阳不再每天东升西落.南半球的情况和北半球完全相同,只是冬和夏、春和秋,恰好相反.在赤道上,一年四季昼夜的长短是不变的.月球的视运动月球除了周日视运动外,由于它围绕地球每月公转一周,地球上的观测者还看到它自西向东在星座之间移动.月球的这种运动引起月球赤经、赤纬和黄经、黄纬的不断改变,使月球的周日视运动轨迹发生相应的变化.在一年的不同日期内,月球的出没方位角和中天高度变化很大.因为白道很靠近黄道,月球一月之内在天球上运动的情况与太阳的周年视运动相类似.同一月相在一年内不同月份的周日视运动轨迹也是不同的.以满月为例,在北半球的夏季,满月的运动情况与冬季的太阳相似,从东南升起,在西南下落,中天高度较低,照耀时间较短.冬季的满月则从东北升起,在西北下落,中天高度较高,照耀的时间也较长.其他月相也有类似的情况.月球平均每天东移约13°,因而升起的时间平均每天推迟50分钟左右.行星的视运动行星是太阳系内的天体,它们除参与周日视运动外,还因地球的公转和行星本身的绕太阳公转运动而不断改变其对于恒星的相对位置.行星在天球恒星背景上的相对运动与太阳和月球的情况不同.对太阳和月球来说,这种运动的方向始终是朝东的.对行星来说,则有时朝东,有时朝西,这是地球和行星二者的公转运动合成后在天球上的反映.行星的朝东运动称为顺行,朝西运动称为逆行.行星的主要运动方向为顺行.(看动画演示>>>)顺行和逆行之间的转折点称为“留”,在留附近行星相对恒星背景的运动是很慢的.以地球为中心,地球和行星的连线与地球和太阳的连线之间的交角在黄道上的投影称为行星的距角.距角为0°时称为“合”,这时行星与太阳的黄经相等,行星为太阳的光辉所淹没.距角为90°时称为“方照”.距角为180°时称为“冲”.行星相对恒星背景运动一整周所经历的时间,称为行星运动的恒星周期；行星按同一方向连续两次经过同一距角位置所经历的时间,称为行星运动的会合周期.地内行星和地外行星的距角变化情况有所不同.地内行星离太阳比地球近,它在任何位置上的距角都不会超过某一数值,因而不会出现冲和方照的现象.具体来说,水星的最大距角不超过28°,金星的最大距角不超过48°.在天球上,它们有时位于太阳以东,太阳落下后不久出现在西方地平线附近,称为昏星；有时位于太阳以西,太阳升起前不久出现在东方地平线附近,称为晨星.地内行星在一个会合周期内距角有两次达到极大值,即东大距和西大距,这时是观测地内行星的最好机会.地内行星在一个会合周期内可以出现两次合：一次在地球和太阳之间,称为下合；另一次它同地球分在太阳两侧,称为上合.地外行星和地内行星不同,它们离太阳比地球远,在一个会合周期内距角可以从0°变化到360°,可以出现一次冲、一次上合和两次方照.行星在太阳以西时称为西方照,在太阳以东时称为东方照.地外行星冲时,离地球最近.在行星轨道近日点附近出现的冲称为大冲,大冲是观测外行星,特别是观测火星的最好机会.。
第四章 天体视运动
第四章天体视运动天体始终处于不断地运动之中，这使得天体的位置坐标不断发生变化，并由此产生一系列与航海有关的天文现象。
同时，不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法，都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。
因此，航海人员有必要掌握天体的运动规律，以及由此产生的天体位置坐标的变化。
第一节天体周日视运动在宇宙中，天体的运动是绝对的，但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动，因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动，都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。
位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动，称为天体视运动，其中又以天体周日视运动最为显著。
一、天体周日视运动及其成因度逐渐增大，中午经过测者午圈时，高度达到最大，随后高度逐渐降低，在傍晚时降没于西方地平线之下。
夜间仰观星空，月亮、行星和恒星也都有这一形式的运动。
在这种运动中，天体，特别是恒星，相对位置保持不变，都以同一角速度围绕天轴自东向西运动。
天体这种以一天为周期、绕着天轴（地轴）自东向西的运动，称为天体周日视运动。
事实上，天体周日视运动是地球本身自西向东自转运动的反映。
如图4-1-1所示，地球绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋转，一天转动一周，称为地球自转。
位于地球表面的观测者，感觉不到地球自转，却看到天球带动所有天体作相反方向的相对运动，即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀速旋转，一天转动一周，与地球自转周期相同。
在天球上，天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。
由图4-1-1可知，不考虑天轴的空间稳定性，天体周日平行圈与天赤道平行，即为天体的赤纬圈（平行于天赤道的小圆，圆上每一点的赤纬值相等）。
显然，当天体的赤纬等于0︒时，其周日平行圈与天赤道重合。
即便天体周日视运动由地球自转引起，为了研究和分析问题的方便，通常假设地球不动，而天体作周日视运动。
这一假设使得与测者有关的天球基准点线圆，如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。
天体的周日视运动具体现象
天体的周日视运动具体现象【引言】天体的周日视运动是天文学研究中的重要内容之一。
通过观察天体在天球上的位置变化，人们可以了解该天体的运行轨迹、运动速度以及运动周期等信息。
本文将详细介绍天体的周日视运动的具体现象。
【第一部分】天体的视运动基本概念1. 视运动的定义及特点：视运动是天体在地球上观测者的视线中所呈现的移动现象。
由于观测者与天体的相对运动，导致了视运动的发生。
2. 视运动的分类：天体的视运动可以分为周日视运动、年视运动和月视运动。
其中，周日视运动是指天体在天球上自西向东运动的现象。
【第二部分】天体周日视运动的具体现象1. 太阳的周日视运动- 太阳视运动的特点：太阳在天球上的运动是由地球自西向东公转导致的。
- 视运动的表现：太阳每天从东方升起，到西方落下，形成日出和日落的现象。
在一年中，太阳的日出和日落时间会有所改变，这是因为地球公转轨道是椭圆形的，使得离太阳较近时，太阳升起和落下的位置都会有所偏移。
- 季节变化的影响：太阳的周日视运动也会影响到地球的季节变化。
太阳直射点的位置随着时间不断变化，导致地球各个地区的气温、日照时间等发生变化。
2. 外行星的周日视运动- 外行星的特点：外行星是指距离太阳较远，轨道位于地球轨道外侧的行星，如火星、木星、土星等。
- 视运动的表现：外行星的周日视运动与太阳类似，也是由地球自西向东公转导致的。
外行星的视运动会呈现出东西往复、有时快有时慢的特点。
这是由于地球和外行星的公转轨道形状不同导致的。
- 逆行现象：外行星的周日视运动中，有时会出现逆行现象。
当外行星靠近地球时，它们的视运动速度会变慢，并向西方移动一段时间，然后再继续往东方移动。
这种现象被称为逆行。
3. 内行星的周日视运动- 内行星的特点：内行星是指轨道位于地球轨道内侧的行星，包括水星和金星。
- 视运动的表现：内行星的周日视运动较为复杂。
由于内行星的轨道位于地球轨道内侧，它们在视运动中会表现出东西晕圈、出现晨昏现象等特点。
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例2．下图为某地某天太阳视运动轨迹， 日出时北京时间为7时，日落时北京时 间为19时。回答问题。 （1）地平面ABCD四处中，表示正南 方的是 处。 （2）该地经度是 ，纬度是 。 （3）该日过后，该地的正午太阳高度 逐渐变小，该日的日期是 月 日。 （4）三个月后，该地日出时地面直杆 的影子指向 方位。并在图上画出该日的 太阳周日视运动轨迹
E
N
W S
如果恒星位于 23º 26´N，观测者在 45º N，则恒星自东 北方向升起，西北方 向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
E
N
S W
如果恒星位于 23º 26´S，观测者在 45º N，则恒星自东 南方向升起，西南方 向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
故太阳正东升，正西落
太阳出没规律
太阳直射北半球（夏半年）
晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行
太阳在晨线东北方，在昏线的西北方
故太阳东北升，西北落
太阳出没规律
太阳直射南半球（冬半年）
晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行 太阳在晨线东南方，在昏线的西南方 故太阳东南升，西南落
昼夜长短规律
2.两极地区：
天球与恒星周日视运动
问题引入
天球的概念
北极星
天球：球心为观测者， 半径无穷大；
地平线：观测者所在位 置在地球上的切线；
地平面：经过观测者与 地球相切的平面；
地平面
地平圈：地平面与天球 相交的圆圈；
天顶：与地平圈相垂直 的天空方向；
天赤道与北天极：对应 于地球上的赤道与北极星 方向，在天球上它们不随 观测者位置改变。
天球的概念
观测者位于45°N； 北极星与地平面的夹角 为观测者的纬度（45°）； 如果观测者在赤道上， 北极星落到地平面上；
如果观测者在南半球， 北极星在观测者的地平面 之下，无法观测到。
天球的概念
天顶
观测者位于赤道上
地平面
观测者位于45°S
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
太阳半年不下落， 半年不升起。
昼夜长短规律
3.赤道地区：
二分日中午太阳到达天顶， 是一年中中午太阳最高的 日子，日出正东，日没正 西。 夏季日出东北，日没西北； 冬季日出东南，日没西南。 终年昼夜平分。
知识点小结
1、太阳东升西落是地球自西向东自转的结果 2、在一年内，只有二分日全球太阳东升西落 北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 3、北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北 4、 南北回归线内，太阳有直射、南射和北射 正 北回归线上，太阳有直射和南射 午 南回归线上，太阳有直射和北射 时 北回归线以北，太阳终年南射 南回归线以南，太阳终年北射
太阳运行路线图的判读
对任一地而言：太阳轨迹是平行的
当地地理纬度
正午太阳高度
日出日落方向
白昼长短 太阳直射点的纬度位置 A点：太阳上中天；达到正午太阳高度；
地方时为12点； 位于正南方向
日影判断
正午日影长短：与正午太阳高度成反比。 日影方向： 与太阳光线方向相反。 正午日影方向：直射纬线以南——向南； 直 射纬线以北——向北； 有极夜的地区正午无日影。 子夜0点日影： 出现在极昼地区。
日影判断 直射点纬度正午日影 缩短为零
一天中，正午日影最 短，日出日落时（即晨 昏线上）日影最长。
课堂练习
B O
CA
此时日影朝北和朝南的地方是哪里？
直射点所在经线上，北回归线以北地区此时日 影朝北， 北回归线以南地区和经线OB段（包 括极点）日影朝南
例1．下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳 位于视运动路线上A点时，北京时间为6时。据此 回答（1）～（2）题。 （1）图示时刻。过地心与太阳直射点相对应的点 是多少. （2）图示时间，下列地点的昼长由长到短的正确 排序为 ( A ) A. 休斯敦、新加坡、悉尼、开普敦 B．休斯敦、开普教、新加坡、悉尼 C．开普敦、悉尼、新加坡、休斯教 D．悉尼、开普敦、休斯敦、新加坡
(1)A (2)105º E,40º N (3)9,23 (4)西北
课堂练习
900W
B O
CA
900E
ห้องสมุดไป่ตู้
此时北京天安门广场旗杆的影子朝向何处？
下图是某观测者在当地夏至日时，根据观测到的 竖直标杆日影绘制的示意图。读后回答: （1）图中表示正午的日影是 ( ) A．① B．② C．③ D．④ （2）观测地的纬度最有可能是 ( ) A．20º B．40º C．20º D．40º N N S S
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
E
N W
S
如果恒星位于赤道 上，观测者在45º N， 则恒星自正东方向升 起，正西方向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
太阳出没规律
太阳直射赤道（春秋分日）
晨线和经线重合，纬线和太阳光线平行
太阳在晨线正东方，在昏线的正西方