《地球概论》第三讲

图 1-17 天体第一赤道坐标系：赤纬和时角 mm 6、各种天球坐标的区别
地平坐标系与第一赤道坐标系： 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角；二者的具体差 异与当地的纬度有关；仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系。
图 1-22 仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度 第二赤道坐标系与黄道坐标系： 赤经和黄经都向东度量，有共同的原点（春分点）。但第一赤道坐标系以天赤道为基圈， 春分圈为始圈；黄道坐标系以黄道为基圈，以无名圈为始圈。所以，赤纬不同于黄纬，赤经 不同于黄经。
图 1-14 地平坐标系的圆圈系统 基本要点： ——基圈：地平圈。 ——原点：南点；始圈：午圈。 ——地平纬度称为高度（h），是天体相对于地平圈的方向和角距离。高度自地平圈起， 沿天体所在的地平经圈向上（下）度量，自 0°—±90°。高度的余角为天顶距（z）。
——地平经度称方位（A），是天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离。方位以 南点为起点，沿地平经圈向西度量，自 0°—360°。方位之所以要向西度量，是因为周日运 动方向向西，使天体方位随时间递增，便于计算。
讲授法、讨论法。通过老师的讲授和学生的讨论，引导学生建立正确的、立体的、 三维的球面坐标系。通过老师引导，学生想象、提问等方式，要加强学生立体思维能 力，教师在讲授时借助天球仪，演示每一种坐标系的建立，使学生在头脑中建立当地 正确的天球坐标系。 辅助手段
多媒体辅助教学。展示图片，加深学生对理论知识的理解。 板书设计
图 1-23 第二赤道坐标系和黄道坐标系
第一赤道坐标系与第二赤道坐标系： 基圈相同（天赤道）因而有相关的纬度（赤纬）但始圈不同，因而时角不同于赤经；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。
图 1-24 第一赤道坐标系和第二赤道坐标系 S(恒星时)＝tγ(春分点时角) S(恒星时)＝t*(恒星时角)＋a*(恒星赤经) 恒星中天：t*＝0，则S(恒星时)＝a*(恒星中天赤经)
图 1-15 天体的地平坐标：高度和方位 3、第一赤道坐标系：赤纬和时角
用途： 第一赤道坐标系也称时角坐标系。它是用于时间度量。 圆圈系统： 天赤道、子午圈和六时圈。通过南、北天极且垂直于天赤道的一切天球大圆，是天球的 赤道经圈，简称赤经圈；一切与天赤道平行的圆是天球的赤纬圈。通过上点和下点的赤经圈， 就是子午圈。赤道子午圈是以南、北天极来划分子圈和午圈。通过东点和西点的赤经圈，航 海天文学上称为六时圈，必要时以南、北天极为界，分为东六时圈和西六时圈。天赤道、子 午圈和六时圈，是相互垂直且等分的三个天球大圆，它们把天球分成 8 各相等的球面三角形。
图 1-16 第一赤道坐标系的圆圈系统 基本要点： ——基圈：天赤道。 ——原点：上点；始圈：午圈。 ——第一赤道坐标系的纬度称赤纬，是天体相对于天赤道的南北方向和角距离。赤纬自 天赤道起沿天体所在的赤经圈向南北两个方向度量，自 0°—±90°。赤纬的余角叫极距（p）。 ——第一赤道坐标系的经度称时角（t），是天体所在的赤经圈相对于午圈的方向和角距离。 时角以上点为起点，沿天赤道向西度量，为的是使天体的时角“与时俱增”，用以度量时间。 如春分点的时角表示恒星时；以太阳的时角推算太阳时。经度既称时角，赤经圈便改称为时 圈，并采用时间单位表示（每 15°折合 1 时）。
青岛大学教案（理论教学用）
章节
讲授主要 内容
第一章 地理坐标和天球坐标 第二节、天球和天球坐标 二、天球坐标系
1、地平坐标系 2、第一赤道坐标系
第 3 次课 2 学时
重点 难点
各种天球坐标系空间模型的建立
要求掌握 知识点和 分析方法
教授思路， 采用的教 学方法和 辅助手段， 板书设计， 重点如何 突出，难点 如何解决， 师生互动 等
第二节 天球和天球坐标 二、天球坐标
1、地平坐标系 2、第一赤道坐标系
作业布置 绘制青岛的北极星在二种坐标系中的位置（具体数字）
主要 参考资料备注源自《天文学教程》，高等教育出版社，朱慈盛 《天文学新概论》华中科技大学出版社，苏宜 《地球概论》刘南 高教出版社
青岛大学讲稿
备 讲授内容
注 二、天球坐标系 1、球面坐标系概说
（1）球面坐标系的一般模式： 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形。基圈就是球面坐标系都有的一个基本大圆。辅 圈则是通过基圈的两极、因而垂直于基圈的所有大圆。基圈上都有一个原点，通过原点的辅 圈，叫做始圈。终圈是点所在的辅圈。三角形的三个顶点是基圈的极点、原点和介点（终圈 愈基圈的交点）。三边中的基圈和始圈，分别是坐标系的横轴和纵轴，是固定的框架。终圈则 是可变动的，体现这种变动的是点的经度；点在终圈上的位置也是可变动的，体现这一变动 的是点的纬度。通过这两种变动，球面上任何一点的位置，都可以用一定的经度和纬度的结 合来确定的。前者是点的横坐标，后者是点的纵坐标。 （2）两大类天球坐标系： 在天文学上，常用的天球坐标系分为两大类：右旋坐标系和左旋坐标系。前者与天球周 日运动（地球自转）相联系，因天球周日运动方向向西（右旋），因此，经度向西度量，有地 平坐标系和第一赤道坐标系。后者与太阳周年运动（地球公转）相联系，因太阳周年运动方 向向东（左旋），因此，经度向东度量，有第二赤道坐标系和黄道坐标系。 2、地平坐标系：高度和方位 用途： 地平坐标系是用来表示天体在天空中的方位和高度及其周日变化。 圆圈系统： 地平圈、子午圈、卯酉圈。通过天顶、天底且垂直于地平圈的一切大圆是地平经圈，或 简称平经圈。所谓子午圈，是指通过南点和北点的平经圈，必要时以天顶、天底为界，分为 子圈（北半圈）和午圈（南半圈）。通过东点和西点的平经圈，被称为卯酉圈，必要时以天顶、 天底为界，分为卯圈（东半圈）和酉圈（西半圈）。地平圈、子午圈和卯酉圈，是相互垂直且 等分的三个天球大圆，它们把天球分成 8 各相等的球面三角形。
天体在各种天球坐标系中的度量
教授思路： 球面坐标的一般模式、天球、天球上的点、线、圈以及天体、天球的周日运动等
知识是这次课的基础。因此要用 15 分钟的时间采用讲授、提问等方式对这些知识进行 复习巩固，球面坐标的一般模式中的要素要写在黑板上。学习天球坐标时先讲每一个 坐标的圆圈系统，根据球面坐标的一般模式讲解每一个坐标系的建立，以及天体在这 些坐标系中的度量方法。 教学方法、突出重点、解决难点、师生互动：