天球坐标

４、第一赤道坐标系(也称时角坐标系)
❖ 用途：用于时间度量（用天球的周日 运动即均匀的运动来度量时间）
❖ 圆圈系统：天赤道，子午圈（通过上
点和下点，也通过南点和北点、天顶和天 底的赤经圈，被天北极和天南极分为子圈
和午圈）和六时圈（通过东点和西点的
赤经圈，被天北极和天南极分为东六时圈 和西六时圈）
思考：时角坐标系 的子午圈与地平坐 标系的子午圈相同 么？两者的午圈是 否相同？
南纬和北纬。 高纬、中纬、低纬（人为划分的）
一个地点的纬度就是这个地点相对于 赤道平面的南北方向和角距离。用从赤 道所在地的一段经线来表示。
2、经度（面面角）
本地子午面与本初子午面的夹角，称 为本地经度。
如果在赤道上度量，经线的度量不仅 有全球共用的起算面，而且还有全球共用 的起算点。原点为本初子午线与赤道的交 点，位于大西洋几内亚湾。
第一赤道坐标系的圆圈系统。 天赤道上4个相距90°的点：东、西、上、下点；子 午圈和六时圈。
右旋坐标系
❖基本要点：
•基圈：天赤道；
•原点：上点；
•始圈：午圈；
•纬度：赤纬(δ )；
•经度：时角( t )
（赤经圈改称时圈）， 沿天赤道向西度量 （为使天体的时角 “与时俱增 ”）。
思考：上点、西点、下点 和东点的时角分别为？
•横坐标即经度，指球面 上任意一点所在的辅圈 平面相对于始圈平面的 方向和角距离。
２、天球坐标系（基于地球运动）分为两类
❖ 右旋坐标系：与天球周日运动（地球 自转）联系，向西；地平坐标系和第 一赤道坐标系
❖ 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球 公转）联系，向东。
左旋（向东：北半球俯视，逆时针的方向）、 右旋（向西）：以地球上的眼光来确定
天赤道：地球赤道平面无限扩大，同天球 相割而成的天球大圆。将天球分为南北 两半球。
黄道：地球公转的轨道平面无限扩大，同 天球相割而成的天球大圆。是太阳周年 运动的视行路线。
第一章第二节 天球坐标
❖ 大圆的极点： • 地平圈：天顶和天底； • 天赤道：天北极和天南极； • 黄道：黄北极和黄南极。
❖ 大圆的交点： • 天赤道交地平圈：东点和西点； • 黄道交天赤道：升分（春分）点和降 分（秋分）点。
比较：地理坐标 系与第二赤道坐 标系，体会相似 性
基圈、辅圈、功能等
左旋坐标系
❖基本要点：
•基圈：天赤道；
•原点：春分点；
•始圈：春分圈；
•纬度：赤纬（与第一 赤道坐标系相同）；
•经度：赤经，向东度 量（是天体所在时圈 相对于春分点的方向 和角距离）
天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经
思考：
如何理解“天体的中天时刻，要按照其赤经的次 序而定；且中天恒星的赤经，即当时的恒星 时”？（见１７页）
地球上的方向反映了地球的自转方向
地球自转方 向—向东。 在北半球看， 呈逆时针方 向；在南半 球看，呈顺 时针方向。
❖在用时针的方向表述地球自转方
向时，必须明确观测者是立足于哪
个半球观测地球自转的。
一、 地球及其经纬线
3、地球上的距离
球面上两点间的最短距离，是通过它们 的大圆弧线。求地面上两点之间的首先是 角距离，然后把角距离换算成线距离。
第一章第二节 天球坐标
❖ 大圆的大距点（远距点）：
地平圈与天赤道： 在地平圈上：南点和北点； 在天赤道上：上点和下点；
黄道与天赤道： 在黄道上：夏至点和冬至点； 在天赤道上：无名点。
第一章第二节 天球坐标
４、 天球上的方向和距离 ❖方向：地球上方向的延伸； ❖东西方向：仰视天北极，逆时针方向 钟为西； ❖距离：只有角距离。
A’’
A’
地球自转和天 球周日运动， 前者向东，后
者向西。
地球自转，地面的 某点的空间位置从 ３移动到２、１点， 对于该点而言某中 天星Ａ，逐步落后。 似乎天球在向西进
行周日运动
３、天球上的圆和点
第一章第二节 天球坐标
三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道
地平圈：通过地心，且垂直于当地铅垂线 的平面无限扩大，同天球相割而成的天 球大圆。将天球分为可见和不可见两个 部分。（想一想：赤道上、极地？）
第二章：地球和天球
本章主要授课目的： 如何进行地理地位和天体定位。 初步理解地球自转与地理地位和天体
定位之间的关系。
第一节：地球和地理坐标 一、 地球及其经纬线
1、地球上的经线和纬线
地心、地轴、地极、大圆和小圆、经 圈和经线(meridian)、纬线(parallel)
本初子午线、赤道
经圈和纬线的不同之处： 与地轴的关系不同。圆的类型不同。
❖ 通常指地心天球；
❖ 当说明地球或行星公转时，也使用日心天球。
天穹：指人们能够直接观测到的半球形的天空。 （半球和扁球）。
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。
２、天球的视运动
❖ 天球周日运动：地球绕地轴向东自转， 对于地球观测者来说，就好像是天球围 绕地球以相反的方向（向西）和相同的 周期（1日）旋转。这种视运动被称为 天球周日运动；
同地理坐标相联系的三个大圆 ❖赤道（横轴）：纬度的起点（自然起点） ❖本初子午线（纵轴）：经度的起点（人 为起点） ❖本地子午线。
书写惯例 ❖先纬度，后经度； ❖数字在先，符号在后。 例：北京40ºN, 116ºE
第二节 天球坐标
一、 天球
１、天球和天穹
天球：假想的球体。表示天体视运动的辅助工具。 （１）以地心为球心，（２）以任意远为半径。 （整球和圆球）。
７、第一赤道坐标系和第二赤道坐标系的联系
基圈相同
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
S = tr
S = t* + a*
恒星中天：t* = 0
则S（恒星时）= a*（恒星中天的
赤经）
８、黄道坐标系
❖ 用途：表示日月行星的位置及其运动；
都向东度量，有 共同的原点。 天赤道和黄道之 间的交角基本固 定。
太阳赤纬和黄经之间的关系： （P95）
人 向东
３、地平坐标系
圆圈系统：地平圈； 地平经圈（包括子午圈； 卯酉圈）。
子午圈：通过南点和北点， 也通过天北极和天南极、上 点和下点的地平经圈，也称 观测者的子午圈，被天顶和 天底分为子午、午圈
卯酉圈（通过东点和西点的 地平经圈，被天顶和天底分 为卯圈、酉圈）
思考：观测点的纬度 如何体现出来？
天体第一赤道坐标系：赤纬和时角
Important Conceptions: １、赤纬的余角叫极距，观测点即到极点的距
离。 ２、春分点的时角叫恒星时。
理解：时角坐标系里，恒星的赤纬会不会发生 变化？
5、地平座标系和第一赤道坐标系的联系
仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度
6、第二赤道坐标系 ❖ 用途：表示天体在天球上的位置，用 于编制星表 ❖ 圆圈系统：天赤道、二分圈和二至圈
❖ 天球周日运动的中心：天极（天北极、 天南极）；
❖ 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。 （天体的周日圈就是它所在的那条赤纬 圈）
太阳的视运动
❖天空中的太阳同时参与两种相反的运动：
• 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。
结果：太阳周日运动的速度比恒星日延缓1°， 即周期延长4分钟。
太阳周年运动
1
方向向东(与地球 公转方向相同)
其视行路线被称为黄道。
同一星 座中天的时 间每天提早 ４分钟
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夜半中星随季节 的变化是地球公转的 反映。由夜半中星的 变化间接推出太阳周
年运动。
地球公转和太 阳周年运动， 二者都向东。
角距离与线距离的简单换算关系
❖海里：经线1分的弧长；
❖两地间弧分数=其长度的海里数，由此推 出经线的全长：60海里×180=10 800海里；
❖赤道的周长：60海里×360=21 600海里。
一、 地球及其经纬线
公里-----地球全周分为400度，每度 100分，1分的弧长为1公里。
360度=40000公里 （1°=111.1km） 华里-----经线1度之长的200分之一。 德里----赤道4分的长度。
地球上：用经纬线来表示。 经线表示南北方向----有限方向。 纬线表示东西方向----无限方向
南辕北辙----向北走不改变方向不能到南方的 某处。
亦东亦西----向东或向西一直走必然可以回到 原处。 非东即西----实际上采用最短距离。
思考：为什么地球上的方向反 映了地球的自转方向？
一、 地球及其经纬线
东经、西经。经度通常在赤道上度量，
东西经各分180度（也可以在本地纬线上度量）。
一个地点的经度就是其子午面相对于 本初子午面的东西方向和角距离。
3、 地理坐标（φ，λ）
一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地 理坐标。纬度（φ）；经度（λ）。
地球上的点，可能同经或同纬，但不可能既同 经又同纬。 地面上的地点与地理坐标一一对应。
第一章第二节 天球坐标
天球上的距离：天球 上的距离只有角距离， 其空间距离在天球上 无法反映出来
第一章第二节 天球坐标
二、天球坐标
１、球面坐标的一般模 式：
•由基圈、始圈（原点所 在的辅圈）和终圈（观 测点所在的辅圈）构成 球面三角形
•纵坐标即纬度，指球面 上任意一点相对于基圈 的方向和角距离。
❖ 圆圈系统：黄道、无名圈（通过二分点的 黄经圈）和二至圈
❖基本要点：
•基圈：黄道；
•原点：春分点；
•始圈：无名圈；
•纬度：黄纬；
•经度：黄经，沿黄道 向东度量（为使太阳 的黄经“与日俱增”）
春分、夏至、秋分、 冬至的黄经分别是多 少？
天体的黄道坐标系：黄纬和黄经(β,λ)
９、第二赤道坐标系和黄道坐标系
一、 地球及其经纬线
二、经度和纬度
经度和纬度是区别不同的经线和 纬线的（即：经线和纬线的“编号”）
等经度线 等纬度线
1、纬度（线面角）
纬度：某地地面法线与赤道平面的交角， 就是该地的纬度。
注意：
法线与地球半径不同；我 们重视的是地面上的经线 的弧段，而不是球心角。
纬度度量的起点都位于赤 道面。Βιβλιοθήκη Baidu用的起点面，而 无共用的起算点。每一经 线各以它与赤道的交点为 起算点。纬度在本地经线 上度量，南北纬各分90度。
经线和纬线的数量。
一、 地球及其经纬线
英国 Greenwich 天文台,现 为天文博物
馆
本初子午线：1884年，定通 过英国格林威治天文台的经线 为全世界通用的本初子午线。
一、 地球及其经纬线
早期的天文望远镜、星象图 和天文钟等
一、 地球及其经纬线
通过Greenwich天文台内古 老的天文望远镜观察宇宙
脚跨本初子午线 (0°经线)。
2、地球上的方向
一般地，地平方向：地平面上的方 向。东南西北（实质：地平圈的方向）
我国古代：十二地支表示方向。相 当于十二时辰。与太阳位置相一致。
一、 地球及其经纬线
十二支表示 地平方向。 子、午表示 北、南， 卯、酉表示 东、西。
正午太阳所在的方向-----正南（我国 中原地区位于北回归线以北）
地平坐标系基本要点： 基圈：地平圈； 原点：南点； 始圈：午圈； 纬度：高度(h)； 经度：方位 (A) (0到 360度，向西度量）。
思考：南点、西点、北点、
天体的地平坐标：高度和方位 东点的方位分别是多少度？ （右旋坐标系）
用途：表示天体在天空中的高度 和方位（东升西落）
直观；天体的方位与时俱增 天体的高度和方位每时每刻都是 变化的