天球坐标天体视运动航海学.ppt
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天体和天球及其坐标系统ppt课件
School of Earth and Space Sciences
星云和星系 星云是指银河系空间气体和微粒组成的星际云 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能
。一般它们体积和质量较大，但密度较小；形状不一，亮暗 不等。过去在星云性质不清楚之前，把星云分为河内星云和 河外星云两种。河内星云实质就是"星云"，是银河系内的一 些星际物质；河外星云就是现在说的河外星系，简称"星系“.
卫星 指绕行星运行、自身不会发可见光、以其表面反射恒星光
而发亮。至今人们也仅是观察到太阳系内的卫星，据资料，至 2003年发现的太阳系卫星数达130多颗。
School of Earth and Space Sciences
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
卫星、宇航器（宇宙飞船）和空间站等。虽然有的人造天体已 瓦解，失去设计时功能，但每一块小碎片（宇宙垃圾）仍然是 人造天体。现运行在空间的人造天体已有上万个。
约有 12000块 太空碎 片围绕 地球运 转
可视天体和暗物质 在大量的宇宙物
质中，人类把看得见的（在可见光波段
）称为可视物质，看不见的称为不可视
School of Earth and Space Sciences
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
几个天球相关的性质
• 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 → 日心一级是超星系团，它是由一定数量的星系群 和星系团所组成的天体系统。本星系群所在的超星系团称本超 星系团。
星云和星系 星云是指银河系空间气体和微粒组成的星际云 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能
。一般它们体积和质量较大，但密度较小；形状不一，亮暗 不等。过去在星云性质不清楚之前，把星云分为河内星云和 河外星云两种。河内星云实质就是"星云"，是银河系内的一 些星际物质；河外星云就是现在说的河外星系，简称"星系“.
卫星 指绕行星运行、自身不会发可见光、以其表面反射恒星光
而发亮。至今人们也仅是观察到太阳系内的卫星，据资料，至 2003年发现的太阳系卫星数达130多颗。
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为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
卫星、宇航器（宇宙飞船）和空间站等。虽然有的人造天体已 瓦解，失去设计时功能，但每一块小碎片（宇宙垃圾）仍然是 人造天体。现运行在空间的人造天体已有上万个。
约有 12000块 太空碎 片围绕 地球运 转
可视天体和暗物质 在大量的宇宙物
质中，人类把看得见的（在可见光波段
）称为可视物质，看不见的称为不可视
School of Earth and Space Sciences
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
几个天球相关的性质
• 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 → 日心一级是超星系团，它是由一定数量的星系群 和星系团所组成的天体系统。本星系群所在的超星系团称本超 星系团。
05 第一章 1.2.4天体在天球坐标中的视运动量
黄道十二宫与24个节气或日期的关系
• （你们所属的那个星座，就是决定 于你出生时太阳正位于哪个星座。 不过这一切已是距现时二千多年前 的事了。由于“岁差”现象，每隔 二千多年，太阳到达每一宫的时间 便会推迟约一个月。现时的春分点 并不在白羊座，已经退到双鱼座 了。）
•
• 白天看不到太阳所在的星座，但 在当天晚上可以看到同太阳相对 的星座。 • 例如，春分前后（3月21日），太 阳在双鱼座，晚上能看到秋季太 阳所经过的室女、天秤等星座。
• 这一现象告诉人们；同样的星空， 明天会比今天约提前4分钟到来，后 天会提前约8分钟，依次类推，半个 月后会提前1小时，一个月后会提前 2小时。要想在同样的时间看到同样 的星空，则须等一年以后。
• 图中S代表太阳，圆 abcd代表地球绕太 阳公转的轨道，A、 B、G、D代表天上 的星座；当地球在a 点时，太阳在星座 C的方向。星座C和 太阳同升同落，太 阳的光辉将它完全 淹没了；我们在地 C 球上用肉眼根本看 不见它。而星座A 与太阳的方向相反， 晚上就会在天空出 现。其它同理。
1.2.4 天体在天球坐标中的视运动 • 天体的周日视运动的图解说明 （黑板画图） P（Z）
Q Q’
在北极：天体的视运动 P’（Z’）
在赤道：天体周日视运动
Z（Q’）
P（N）
P（S）
Z’（Q）
太阳在天球坐标上的周日视运动
• （在黑板上画图）
1.2.4.2 太阳周年视运动
• 每天晚上都在同一时间来观察星空， 那么你就会发现原来在正南方天空 上的星座，一两个月以后就移到了 西方，而原来在西方地平线上的星 座已经落到西方地平线以下看不见 了。
• 如果你找一个坐北朝南的建筑物， 站在它的后面，顺着东墙面的视线， 找一颗位于正南方的星，并记住它。 第二天晚上，当这颗星再次到达正 南方时，说明地球已经自转了一圈。 用钟表测定一下这颖星两次出现在 天空同一位置的时间间隔，你会发 现它并不是整整24小时，而是23小 时56分4秒，显然这是地球自转的真 正周期（恒星时）。
大连海事大学航海技术航海学课件.ppt
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天Байду номын сангаас航海
第一章 天文导航概述 第二章 天球坐标 第三章 天体视运动 第四章 时间与天体位置 第五章 求天体真高度 第六章 天文船位线 第七章 观测天体定位 第八章 天文船位误差 第九章 天测罗经差
1.三副证书考前评估
（1）海图作业 （2）船舶定位 （3）航线设计 （4）测罗经差 （5）航海仪器的正确使用 （6）货物积载与系固 （7）航海英语
航海学
附篇 球面三角与船位误差理论基础 第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海 第四篇 天文航海 第五篇 航路资料 第六篇 航线与航行方法
海事局考试内容
航海学1 航海学2 航海学3
航海学1
第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海
1.航海英语 2.船舶值班与避碰 3.航海学 4.船舶货运 5.船舶结构与设备 6.航海气象 7.船舶管理
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1.航海英语会话 2.航海专业英语阅读 3. 航海英语习题集
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附篇 第四篇
航海学2
球面三角与船位误差理论基础 天文航海
地球概论课件-第二章 天体与天球坐标
2023年11月14日星期二
地球概论
44
❖ 6.天球上的方向和距离： ❖ 方向：地球上方向的延伸； ❖ 距离：只有角距离。 ❖ 在地球表面上，有角距离，也有线距离。但在天
球上，只有角距离而没有直线距离。天球上的角 距离是两个天体在天球内表面的投影点所在的劣 弧对应的球心角。即任何两点间的弧长，实际上 就是两个方向间的夹角。如下一页图
❖ 随着计算机与网络技术的普及和不断发展，电子 星图、天文软件的出现给天文爱好者开拓了一片 崭新的空间。
2023年11月14日星期二
地球概论
30
第三节 天球
天球 ☆
☆★
★
●
★
★
☆
☆
2023年11月14日星期二
地球概论
31
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。
2023年11月14日星期二
地球概论
37
4.天球的视运动 ❖天体在天球上的周日运动图示
2023年11月14日星期二
地球概论
38
实际存在的地球 无限延伸
假想的天球
地理定位
天体定位及运动研究
地理坐标
天球坐标
图 1地球及地理坐标与天球及天球坐标联系示意图
2023年11月14日星期二
地球概论
39
❖ 5.天球上的基本圈和基本点
❖ 三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；
❖纵坐标即纬度； 极点
终圈
❖横坐标即经度。
始圈
介点
原点
❖2.常见的几种天球坐标
2023年11月14日星期二
地球概论
基圈
47
二、地平坐标系――高度和方位
天体的地平坐标：注意起始圈、起算点
《航海学》船舶定位课件2_3天球坐标天体视运动
end
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退4出
3．天体在 天球上的投 影位置 地心与天 体连线的延 长线与天球 面的交点B
4．天体的 地理位置 （Geographi cal position） 地心与天体 连线与地球面 的交点b
end
天 体 投 影 位 置
上海海事大学航海教研室制作 退5出
二、天球第一赤道坐标
27 退出
四、地平坐标系
地平坐标天球
天球地平坐标系(Celestial horizon coordinate system) 用来表示天体与测者间的相互位置关系。
1．天球地平坐标系的基本点和基本线
1）天顶(Z)、天底(Z′)及连线ZZ′即测者的铅垂线 2）测者真地平圈(Celestial horizon) 和测者子午圈
Local hour angle，t 定义：是测者午圈与天 体时圈在天赤道上夹 的大圆弧距。 W 度量方法： ①圆周法 圆周地方时角——是 从测者午圈沿天赤道 向西度量到天体时圈 的大圆弧距 范围：0～360。圆 周时角又称为西向时 角，无需命名。
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Z
end
＝
t G 180 t G 180
360 t G E ＝ W t G
end
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23 退出
天体地理位 置图
ZG
end
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24 退出
三、天球第二赤道坐标系
第二赤道坐标系 （太阳周年视运动展示） （Second celestial equator system of coordinates） 春分点（Υ）：太阳从南天半球进入北天半球与天赤道的 交点（First point of Aries） 坐标轴：天赤道、春分点（Υ）时圈。 坐标： 太阳周年运动 纵坐标——天体赤纬。 横坐标——天体共轭赤经α′、赤经α。
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➢ 仰极：与测者纬度同 名的天极
➢ 俯极：与测者纬度异 名的天极
➢ 极距p ： 是仰极到天 体中心的天体时圈弧 距,用p表示。
➢ 度量：自仰极起，沿 天体时圈度量到天体 中心，范围0～180
END
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Z
退20出
➢ 极距和赤纬间有关系 式：
90－（当赤纬
p
＝
与测者纬度同名）;
90＋（当赤纬
任意长为半径的假想球面定义为天球。球心取在地球中心 或太阳中心的天球称地心天球或日心天球。 ➢ 在《航海学》中，使用地心天球。
END
上海上海海事海学事院学航院海航教海教研研室室
退4出
➢3．天体位 置——天体 在天球上的 投影位置 ➢地心与天 体连线的延 长线与天球 面的交点B ➢4．天体的 地理位置 ➢地心与天体 连线与地球面 的交点b
纬（S）。
END
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退13出
2）时角
➢ 格林时角和地方时角
➢ （1）格林时角（tG）
➢ 定义：从格林午圈起
沿天赤道向西度量到 天体时圈的大圆弧距，
ZG
用tG 表示。
➢ 范围：0～360
END
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退14出
（2）地方时角 （t）
➢ 定义：是测者午圈与 天体时圈在天赤道上
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天 体 投 影 位 置
END
退5出
二、天球第一赤道坐标
➢ 第一赤道坐标系——与地球的地理坐标系相对应。 ➢ １． 基本点、线、圈 ➢ １）天极 ➢ 天极（Celestial pole）——地轴延伸后与天球所得的交点。 ➢ 北天极——对应地理北极的点——PN ， ➢ 南天极——地理南极方向的点——PS 。 ➢ ２）天轴 ➢ 天轴（Celestial axis）——两天极的连线PNPS。
➢ 范围：0～180。
➢ 向东度量时，以“E” 命名。
➢ 向西度量时，以“w” 命名。
W tW tE
END
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Z
退16出
3）圆周地方时角t和格林时角tG 的关系
t tG WE
➢或
tG t WE
➢ 其记忆法则可以简单地归 纳为“东大西小”,
➢ 即东经的地方时角t >格林 时角tG；
Z
与测者纬度异名）
END
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退21出
3．天体地理位置
➢ 当已知天体的赤纬δ和格林时 角tG后，天体地理位置（纬度 和经度）为：
END
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退10出
➢ 5）天体时圈
➢ 天体时圈——是通 过两天极和天体中 心的半个大圆
➢ 6）天体赤纬圈
➢ 天体赤纬圈——过 天体中心且平行于 天赤道的小圆称为 天体赤纬圈，又称 周日平行圈
赤纬圈
END
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时圈
退11出
2．第一赤道坐标
➢ 坐标轴（基准大圆）—— 天赤道和格林午圈或测者 午圈
➢ 测者天底Ｚ′——测者铅垂 线向下延伸与天球的交点。
➢ 测者子午圈 ➢ ——过测者天顶、天底和
两天极的大圆PNZPSZ′称 测者子午圈
END
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退8出
Z
➢ 测者午圈：两天极之间包 含测者天顶的半个大圆 PNZPS，它与测者所在经 线相对应
➢ 测者子圈：两天极之间包 含测者天底的半个大圆 PNZ′PS
行星（包括地球）、卫星（包括月亮）、小行星、彗星、 流星等等。 ➢ 航用天体 ➢ ——航海上常用的天体称为航用天体。 ➢ 航用天体有太阳、月亮和四大行星（金星、火星、土星和 木星）以及159颗航用恒星。
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END 退3出
2. 天球
➢ 现象 ➢ 定义：将以测者（也可以地球中心或太阳中心）为中心，
W
夹的大圆弧距，用 t
表示。
➢ 度量方法：
➢ ①圆周法
t
➢ 圆周地方时角——是 从测者午圈起沿天赤
道向西度量到天体时 圈的大圆弧距
➢ 范围：0～360。圆 周时角又称为西向时 角，无Z
退15出
② 半圆法 ➢ 半圆地方时角——是
从测者午圈起沿天赤 道向东（天体在东天 半球）或向西（天体 在西天半球）度量到 天体时圈的大圆弧距
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END 退6出
３）天赤道
➢ 天赤道 ——地球赤道面无限延伸 与天球相截而成的大圆， 即地球赤道在天球上的投 影。
➢ 天赤道面将天球分为南、 北两个半球。
➢ 北天半球 ➢ 南天半球
END
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退7出
4）子午圈
➢ 测者天顶Ｚ——测者铅垂 线向上延伸与天球的交点。
➢ 测者子午圈将天球分为 东、西两个半球。
END
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退9出
ZG
➢ 格林子午圈 过格林天顶、天底和两天 极的大圆称格林 子 午 圈。
➢ 格林午圈——两天极之间 包含格林天顶的半个大圆 PNZGPS，它与格林经线 (零度经线)相对应的。
➢ 格林子圈——两天极之间 包含格林天底的半个大圆 PNZG′PS ，它与180°经 线相对应。
➢ 西经的地方时角t<格林时 角tG。
END
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退17出
例１
➢ 已知某天体的格林时角tG＝ 29830′.0，求经度＝ 12620′.0Ｅ处，该天体的半 圆地方时角t 。 解： tＧ 29830′.0
+） 12620′.0Ｅ t 42450′.0（超过360，
应减去360） ➢ 即 6450′.0Ｗ
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END 退18出
例2
➢ 已知经度 = 12025.0Ｅ处某天 体的圆周时角t = 06010.0，求 该天体的格林时角tG 。
➢ 解： t 06010′.0 （不够减，可 加上360）
-） 12025′.0 E tG 29945′.0
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END 退19出
4）极距
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2.3 天体坐标和天体视运动
§1 天球坐标系 §2 天体视运动
END 退1出
§1 天球坐标系
➢一、航用天体和天球 ➢二、天球第一赤道坐标 ➢三、天球第二赤道坐标系
➢四、地平坐标系
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END 退2出
一、航用天体和天球
➢ １．航用天体 ➢ 天体 ➢ ——是宇宙空间各种天体的统称。例如恒星（包括太阳）、
➢ 辅助圈——天体时圈和赤 纬圈
➢ 坐标——是赤纬和时角。
坐标轴
END
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退12出
１）赤纬（）
➢ 定义：天赤道和天体 中心在天体时圈上所 夹的弧距，用表示。
➢ 度量： ➢ 自天赤道起，向北或
向南度量到天体中心。 ➢ 范围：0～90。 ➢ 命名：天体在北天半
球——北赤纬（N）； ➢ 在南天半球——南赤
➢ 俯极：与测者纬度异 名的天极
➢ 极距p ： 是仰极到天 体中心的天体时圈弧 距,用p表示。
➢ 度量：自仰极起，沿 天体时圈度量到天体 中心，范围0～180
END
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Z
退20出
➢ 极距和赤纬间有关系 式：
90－（当赤纬
p
＝
与测者纬度同名）;
90＋（当赤纬
任意长为半径的假想球面定义为天球。球心取在地球中心 或太阳中心的天球称地心天球或日心天球。 ➢ 在《航海学》中，使用地心天球。
END
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退4出
➢3．天体位 置——天体 在天球上的 投影位置 ➢地心与天 体连线的延 长线与天球 面的交点B ➢4．天体的 地理位置 ➢地心与天体 连线与地球面 的交点b
纬（S）。
END
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退13出
2）时角
➢ 格林时角和地方时角
➢ （1）格林时角（tG）
➢ 定义：从格林午圈起
沿天赤道向西度量到 天体时圈的大圆弧距，
ZG
用tG 表示。
➢ 范围：0～360
END
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退14出
（2）地方时角 （t）
➢ 定义：是测者午圈与 天体时圈在天赤道上
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天 体 投 影 位 置
END
退5出
二、天球第一赤道坐标
➢ 第一赤道坐标系——与地球的地理坐标系相对应。 ➢ １． 基本点、线、圈 ➢ １）天极 ➢ 天极（Celestial pole）——地轴延伸后与天球所得的交点。 ➢ 北天极——对应地理北极的点——PN ， ➢ 南天极——地理南极方向的点——PS 。 ➢ ２）天轴 ➢ 天轴（Celestial axis）——两天极的连线PNPS。
➢ 范围：0～180。
➢ 向东度量时，以“E” 命名。
➢ 向西度量时，以“w” 命名。
W tW tE
END
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Z
退16出
3）圆周地方时角t和格林时角tG 的关系
t tG WE
➢或
tG t WE
➢ 其记忆法则可以简单地归 纳为“东大西小”,
➢ 即东经的地方时角t >格林 时角tG；
Z
与测者纬度异名）
END
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退21出
3．天体地理位置
➢ 当已知天体的赤纬δ和格林时 角tG后，天体地理位置（纬度 和经度）为：
END
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退10出
➢ 5）天体时圈
➢ 天体时圈——是通 过两天极和天体中 心的半个大圆
➢ 6）天体赤纬圈
➢ 天体赤纬圈——过 天体中心且平行于 天赤道的小圆称为 天体赤纬圈，又称 周日平行圈
赤纬圈
END
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时圈
退11出
2．第一赤道坐标
➢ 坐标轴（基准大圆）—— 天赤道和格林午圈或测者 午圈
➢ 测者天底Ｚ′——测者铅垂 线向下延伸与天球的交点。
➢ 测者子午圈 ➢ ——过测者天顶、天底和
两天极的大圆PNZPSZ′称 测者子午圈
END
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退8出
Z
➢ 测者午圈：两天极之间包 含测者天顶的半个大圆 PNZPS，它与测者所在经 线相对应
➢ 测者子圈：两天极之间包 含测者天底的半个大圆 PNZ′PS
行星（包括地球）、卫星（包括月亮）、小行星、彗星、 流星等等。 ➢ 航用天体 ➢ ——航海上常用的天体称为航用天体。 ➢ 航用天体有太阳、月亮和四大行星（金星、火星、土星和 木星）以及159颗航用恒星。
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END 退3出
2. 天球
➢ 现象 ➢ 定义：将以测者（也可以地球中心或太阳中心）为中心，
W
夹的大圆弧距，用 t
表示。
➢ 度量方法：
➢ ①圆周法
t
➢ 圆周地方时角——是 从测者午圈起沿天赤
道向西度量到天体时 圈的大圆弧距
➢ 范围：0～360。圆 周时角又称为西向时 角，无Z
退15出
② 半圆法 ➢ 半圆地方时角——是
从测者午圈起沿天赤 道向东（天体在东天 半球）或向西（天体 在西天半球）度量到 天体时圈的大圆弧距
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END 退6出
３）天赤道
➢ 天赤道 ——地球赤道面无限延伸 与天球相截而成的大圆， 即地球赤道在天球上的投 影。
➢ 天赤道面将天球分为南、 北两个半球。
➢ 北天半球 ➢ 南天半球
END
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退7出
4）子午圈
➢ 测者天顶Ｚ——测者铅垂 线向上延伸与天球的交点。
➢ 测者子午圈将天球分为 东、西两个半球。
END
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退9出
ZG
➢ 格林子午圈 过格林天顶、天底和两天 极的大圆称格林 子 午 圈。
➢ 格林午圈——两天极之间 包含格林天顶的半个大圆 PNZGPS，它与格林经线 (零度经线)相对应的。
➢ 格林子圈——两天极之间 包含格林天底的半个大圆 PNZG′PS ，它与180°经 线相对应。
➢ 西经的地方时角t<格林时 角tG。
END
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退17出
例１
➢ 已知某天体的格林时角tG＝ 29830′.0，求经度＝ 12620′.0Ｅ处，该天体的半 圆地方时角t 。 解： tＧ 29830′.0
+） 12620′.0Ｅ t 42450′.0（超过360，
应减去360） ➢ 即 6450′.0Ｗ
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例2
➢ 已知经度 = 12025.0Ｅ处某天 体的圆周时角t = 06010.0，求 该天体的格林时角tG 。
➢ 解： t 06010′.0 （不够减，可 加上360）
-） 12025′.0 E tG 29945′.0
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END 退19出
4）极距
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2.3 天体坐标和天体视运动
§1 天球坐标系 §2 天体视运动
END 退1出
§1 天球坐标系
➢一、航用天体和天球 ➢二、天球第一赤道坐标 ➢三、天球第二赤道坐标系
➢四、地平坐标系
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END 退2出
一、航用天体和天球
➢ １．航用天体 ➢ 天体 ➢ ——是宇宙空间各种天体的统称。例如恒星（包括太阳）、
➢ 辅助圈——天体时圈和赤 纬圈
➢ 坐标——是赤纬和时角。
坐标轴
END
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退12出
１）赤纬（）
➢ 定义：天赤道和天体 中心在天体时圈上所 夹的弧距，用表示。
➢ 度量： ➢ 自天赤道起，向北或
向南度量到天体中心。 ➢ 范围：0～90。 ➢ 命名：天体在北天半
球——北赤纬（N）； ➢ 在南天半球——南赤