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°
S
W
G
PN
N
δ、 同名，G天体不没， 同名， 天体不没， 方位在NE、NW象限变化 象限变化； 方位在NE、NW象限变化； δ、 异名，J天体不出； 异名， 天体不出； PS J
E
Q' Z'
不同纬度处的周日视运动 天体周日平行圈的位置随测者纬度的改变而改变。 天体周日平行圈的位置随测者纬度的改变而改变。当测者由 赤道移到中纬度，再至两极时， 赤道移到中纬度，再至两极时，周日平行圈相对于测者真地 ZQ 平圈的倾角逐步减小。 平圈的倾角逐步减小。 测者在赤道， =0° 测者在赤道， =0°： 天体周日平行圈垂直于 测者真地平圈， 测者真地平圈，并且被 它平分。因为δ<90 它平分。因为δ<90 °， P S 所以， 所以，所有的天体有出 S 没。对于δ=0 °的天体， 对于δ=0 的天体， 沿着东西圈运行， 沿着东西圈运行，东西 圈与天赤道重合， 圈与天赤道重合，其余 天体将都不通过东西圈。 天体将都不通过东西圈。 Z' Q'
天体出没 天体上中天 天体过东西圈 天体过天顶、天底 天体过天顶、
天体距角
1.天体真出没 1.天体真出没(True rising and setting of celestial body ) 天体真出没(True 天体中心通过测者真地平圈的现象称为天体真出没。 天体中心通过测者真地平圈的现象称为天体真出没。
上海海事大学
航海教研室
潘杰
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 在海上，为了观测天体测定船位， 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。 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 所谓天体视运动， 现象和规律。 现象和规律。
天体周日视运动是地球自转运动所产生的相对运动，其运动 天体周日视运动是地球自转运动所产生的相对运动， 方向是由东向西，与地球自转方向相反， 方向是由东向西，与地球自转方向相反，周期与地球自转的 周期相同，都是一天转动一周。 周期相同，都是一天转动一周。 在天球转动时，测者的基本点、线、圈——天顶、天底、测者 ——天顶 天底、 天顶、 在天球转动时，测者的基本点、 重力线、子午圈和真地平圈都是不动的，天体随着天球而运动。 重力线、子午圈和真地平圈都是不动的，天体随着天球而运动。 天体周日视运动现象 天体周日视运动现象，随测者纬度和天体赤纬的不同而不同。 天体周日视运动现象，随测者纬度和天体赤纬的不同而不同。 天体周日视运动通过特征位置点: 天体周日视运动通过特征位置点:
太阳周年视运动
太阳中天高度以及出没方位均以一年为周期在循环变化 (产生了一年四季)，即太阳赤纬的周期变化。 产生了一年四季) 即太阳赤纬的周期变化。 太阳这种以一年为周期的运动称为太阳的周年视运动 (solar annual apparent motion)。 motion)。 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 地球除自转外，每年( 365.2422日 一周， 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。 现象称为太阳周年视运动。 人们感觉不到地球的公转，但是在公转的过程中能相对看到 人们感觉不到地球的公转， 太阳在天球上沿过春分点，夏至点，秋分点， 太阳在天球上沿过春分点，夏至点，秋分点，冬至点的大圆 绕地球相对运动一周。 绕地球相对运动一周。
N
δ 90° 90°- PS Z'
Q 90° 90°- δ
Z
永不降没
PN
天体永不降没的条件: 天体永不降没的条件: δ>90°-，且δ、 同名 >90° 天体永不升出的条件: 天体永不升出的条件:
S
δ
N
δ>90°-，且δ、 异名 >90°
90° 90°- PS
永不升出
Z'
2.天体的中天 2.天体的中天(meridian passage) 天体的中天(meridian 天体中心通过测者午圈时 称天体上中天。 称天体上中天。 Q 天体上中天时地方 时角t=0° 时角t=0°， δ、 异 90° 90°- 名或δ < 而且同名 时，天体半圆方位 A=180 °,位置角X=0 °； S 位置角X=0 δ >而且同名时， 而且同名时 天体半圆方位 A=0 °,位置角X=180 ° 位置角X=180 天体中心通过测者子圈时 称天体下中天。 称天体下中天。 天体上中天时地方 时角t=180° 时角t=180°。
(2)(3)结论分指赤纬不同的天体，天体过东西圈则无距角， (2)(3)结论分指赤纬不同的天体，天体过东西圈则无距角， 结论分指赤纬不同的天体 反之亦然。 反之亦然。 ４．天体时角t的变化对其方位A变化的影响 天体时角t的变化对其方位A
dA = cos δ cos X sec h dt
dA = (sin cos cos A tg h) dt
Q
Z
W D C A B
PN
N
F
E
Q' Z'
天体距角（Elongation) 天体距角（ 天体中心位于其垂直圈与赤纬圈相切的切点， 天体中心位于其垂直圈与赤纬圈相切的切点，即偏离测者子午 圈最大（方位角A 的位置称为天体距角。 圈最大（方位角Amax)的位置称为天体距角。 Z Q 距角处位置角X=90° 距角处位置角X=90°。 ③δ、同名，F天体， 同名， 天体， 出SE象限，没SW象限， SE象限， SW象限， 象限 象限 地平上时间少于地平下时间； 地平上时间少于地平下时间； (2)无出没天体 (2)无出没天体
Z PN
Z' PS
周日视运动所引起的天体坐标的变化 1. 天体的赤经α 和天体赤纬δ 天体的赤经α 和天体赤纬δ 在周日视运动中， 在周日视运动中，由于天体都是沿着各自的周日平 行圈——赤纬圈移动 所以，在周日视运动中， 赤纬圈移动， 行圈——赤纬圈移动，所以，在周日视运动中，天体 赤纬δ 是不变的。天体的赤经α 赤纬δ 是不变的。天体的赤经α又是由春分点沿天赤道 度量的，但春分点与天体一起参加天球的周日旋转， 度量的，但春分点与天体一起参加天球的周日旋转， 也是不变的。 因此赤经 α也是不变的。 2. 天体的时角 t 天球匀速转动时，天体的时角同样是匀速变化的。 天球匀速转动时，天体的时角同样是匀速变化的。 3.天体时角 的变化对其高度h 3.天体时角t的变化对其高度h变化的影响 天体时角t
Z PN
N
90° 90°- PS Z'
上中天高度(Meridian 上中天高度(Meridian altitude) 或称子午高，并用H表示。 或称子午高，并用H表示。 Z 顶距 上中天高度H应以N 上中天高度H应以N或S命名。 命名。 PN 当接近地平点N时命名为N 当接近地平点N时命名为N； δ Q 接近地平点S时命名为S 接近地平点S时命名为S。 90° 90°-
S N
PS Z'
5.天体在上天半球运行所经过的象限 5.天体在上天半球运行所经过的象限 (1)有出没天体 (1)有出没天体 ①δ= 0 °，A天体，出E点， 天体， SE、SW两个象限 两个象限， 没W点，过SE、SW两个象限， 地平上时间等于地平下时间； 地平上时间等于地平下时间； ②δ、同名，B、C、D 同名， 天体， NE象限 象限， NW象 天体，出NE象限，没NW象 S 限，地平上时间多于地平下 时间； 时间； δ< δ<：B过东西圈，过四个 过东西圈， 象限； 象限； δ =：C中天过天顶，过NE、PS 中天过天顶， NE、 NW两个象限 NW两个象限； 两个象限； δ< δ<：D过NE、NW两个象 NE、NW两个象 有距角现象； 限，有距角现象；
“－”号说明高度A随半圆时角LHA的增大而减小。 号说明高度A随半圆时角LHA的增大而减小。 综上所述得出以下结论： 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； (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； 当天体中天时， (2)当天体过东西圈时，其高度变化最快，且与测者纬度有关； (2)当天体过东西圈时 其高度变化最快，且与测者纬度有关； 当天体过东西圈时， (3)当天体距角时，其高度变化最快，且与天体赤纬有关； (3)当天体距角时 其高度变化最快，且与天体赤纬有关； 当天体距角时，
例. 观测太阳上中天高度得H=37 ° 28′ .4S，已知太阳赤纬 观测太阳上中天高度得H=37 28′ .4S， δ=12 ° 13′. 8S，求测者纬度。 13′ 8S，求测者纬度。 H 37° 28′．4 S 37° 28′ 解： Z 52° 31．6 N 52° 31． + δ 12 ° 13′. 8 S 13′ Z 40°17′ 40°17′．8 N PN 3.天体通过东西圈的条件 3.天体通过东西圈的条件 Q 天体在地平上通过东西圈 δ 的条件是 : δ<，且δ、 同名 4.天体通过天顶、 4.天体通过天顶、天底的条件 天体通过天顶 天体过天顶: 天体过天顶: δ=，且δ、 同名 天体过天底: 天体过天底: δ=，且δ、 异名
sinh = sin sin δ + cos cos δ cos t
cos cos δ sin t dh = dt cosh
经整理： 经整理：
dh = cos sin A dt
根据正弦公式： 根据正弦公式：
dh = cos δ sin X dt
cos sin A = cos δ sin X
(1)当天体中天时，其方位变化最快，且与δ和h有关，当δ一定， (1)当天体中天时 其方位变化最快，且与δ 当天体中天时， 有关， 一定， 高度越高(即纬度越低) 方位变化越快； 高度越高(即纬度越低)，方位变化越快； (2)当天体距角时，其方位变化最慢； (2)当天体距角时 其方位变化最慢； 当天体距角时， (3)当天体介于出没与东西圈之间时，其方位变化缓慢。 (3)当天体介于出没与东西圈之间时 其方位变化缓慢。 当天体介于出没与东西圈之间时， (2)(3) 分指不同的天体。 分指不同的天体。
子午高 S
δ
如图天体 H =65°S； =65° 天体位于测者午圈 (上中天)时的顶距 上中天) 表示， 用Z表示，Z的名称 则与H相反。 则与H相反。 于是，对于该天体， 于是，对于该天体， Z=25° Z=25°N 。
N
90° 90°- PS Z'
上中天高度H 上中天高度H等于天体赤纬 δ加上90°-，即： 加上90° H = 90°-+ δ ° 或 = Z+δ