第1章 地理坐标与天球坐标

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)
本地子午线。
书写按惯例 先纬度，后经度； 数字在先，符号在后。 例：北京40º N, 116º E
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
在墨卡托投影图上的经纬线。经线互相平行，纬线间隔由赤道向两极 增大，以致格陵兰岛比南美洲还大。
第2节 天球坐标
1、天球
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
地平坐标系的圆圈系统：地平 圈上4个相距90°的点：东、 南、西、北点；得到子午圈 （过南、北点）和卯酉圈（过 东、西点）。
天体的地平坐标：高度 和方位
4、第一赤道坐标系(也称时角坐标系) 用途：用于时间度量；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈； 基本要点： • 基圈：天赤道；原点：上点； • 始圈：午圈；纬度：赤纬； • 经度：时角（经圈改称时圈）自上点沿天赤道 向西度量（为使天体的时角“与时俱增 ”）。
五圈十点；恒星时；
各种坐标系的区别。
第1章 地理坐标与天球坐标
第1节 地理坐标
1、经线和纬线
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标 纬线(parallel) 一切垂直于地轴的平面同地球 表面相割而成的圆圈。 所有的纬线都和赤道平行； 指示东西方向； 纬线的长度各不相同，赤道 是最大的纬线圈，是唯一的大 圆。越往两极纬线圈越小，到 了两极，缩小成点； 只有赤道才能把地球平分为 南北两个半球。
3、地平坐标系 用途：表示天体在天空中的高度和方位；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈； 基本要点： • 基圈：地平圈； • 原点：南点；始圈：午圈； • 纬度：高度； • 经度：方位 (0到360度，自南点向西沿地平圈度 量）。
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
第1章 地理坐标与天球坐标
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
第1节 地理坐标 第2节 天球坐标
本节学习重点
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
经线和纬线、经度和纬度 地球上的方向和距离；
天球的视运动（周日视运动、周年视运动） ；
地平坐标系（方位、高度）； 第一赤道坐标系（赤纬、时角）（时角坐标系）； 第二赤道坐标系（赤纬、赤经）（赤道坐标系）； 黄道坐标系（黄纬、黄经）；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
下图天体的黄道坐标系： 黄纬和黄经
上图黄道坐标系的圆圈系统。 黄道上4个相距90°的点：二分 点和二至点；得到无名圈和二 至圈。
7、各种天球坐标的区别 地平坐标系与第一赤道坐标系
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度
纬度是一种线面角，即本地法线与赤道平面的交角；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
经度和纬度
纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角；
经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。
经线都是大圆，纬度间隔大体相等：
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
1°约折合111km。 纬线是大小不等的圆 经度的间隔，随纬度增高而减小； 与纬度的余弦成反比。
经（纬）度与经（纬）线
经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；
经线即等经度线，纬线即等纬度线。 经线的间隔随纬度增大而减小
2、地理坐标
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标 同地理坐标相联系的有三个大圆
赤道（横轴）； 本初子午线（纵轴）；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
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地平圈对于天赤道：南点和北点； 天赤道对于地平圈：上点和下点； 黄道对于天赤道：夏至点和冬至点； 天赤道对于黄道：无名点。
天球上的方向和距离
方向：地球上方向的延伸； 第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标 东西方向：俯视，逆钟向为东； 距离：只有角距离。
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。
第二赤道坐标系与黄道坐标系
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
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。
三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道； 大圆的极点：
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
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地平圈两极：天顶和天底；
天赤道的两极：天北极和天南极； 黄道的两极：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：春分点和秋分点。
大圆的大距点：
天球视运动
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标 对于地球观测者，天 球围绕我们以与地球 自转相反的方向（向 西），和相同的周期 （1日）旋转。这种 视运动被叫做天球周 日运动。天体周日运 动行经的路线叫周日 圈。从下图可以看出 ，天体愈近天极，其 周日圈愈小；离极愈 远，周日圈愈大。
太阳周年运动 方向向东(与地球公转方向相同), 其视行路线被称为黄道。
中天：天体在周日视运动中，当它越过观测者子午圈的瞬间，叫 中天。天体在一日内有二次中天，其中离天顶较近的一次叫上中 天，这时它的地平高度最大；离天顶较远近的一次叫下中天。
地球上的方向和距离
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
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。
2、经度和纬度
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
是经线和纬线的“编号”，本身代表一种角度
纬度：一地相对于赤道平面的南北方向和角度 纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度。 经度：本地子午面的东西方向和角距离 经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为 终面； 经度通常在赤道上度量，东西经各分180度。
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
下图第二赤道坐标系的圆圈系统。 天赤道上4个相距90°的点：二 分点和二个无名点；得到二分圈 和二至圈。
上图天体第二赤道坐标系： 赤纬和赤经
6、黄道坐标系
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
用途：表示日月行星的位置及其运动； 圆圈系统：黄道，无名圈（通过春分点的黄 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，自春分点沿黄道向东度量 （为使太阳的黄经“与日俱增”）。
天球和天穹
天球是以地心为球心、以 任意远为半径的一个假想的球 体，天文学用作表示天体视运 动的辅助工具。天球可分为地 心天球和日心天球。天穹是人 们所能直接观测到的地平之上 的半个球形的天空。可见，天 穹有别于天球。前者是半球、 扁球；后者是整球、圆球。
天球示意图 天球的半径是任意的，所有天体， 不论多远，都可以在天球上有他们的 投影
春：中天狮子
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
太阳 飞马 夏：天蝎中天 太阳 猎户 秋：飞马中天
太阳 狮子
冬：猎户中天 太阳 天蝎 夜半中星随季节的变化 这是地球公转的反映。由夜半中星的 变化间接推出太阳周年运动。
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
天空中的太阳同时参与两 种相反的运动：一种是由 于地球自转而随同整个天 球的运动，方向向西，日 转一周；另一种是由于地 球公转而相对于恒星的运 动，方向向东，年巡天一 周。
东西方向（纬线方向），无限方向； 理论上亦东亦西；实际上非东即西。
地球上的方向与地球自转
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
我国传统上把正午太阳所在方向定为正南，而把日出 日落的方向视为东西方向； 东西方向与地球自转相联系； 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。
天球上的距离
来自百度文库
2、球面坐标系概说
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
天球坐标系的一般模式 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 纵坐标即纬度；
横坐标即经度。
两大类天球坐标系
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联系， 向西； 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联系， 向东。
经线和纬线
经线(meridian) 一切通过地轴的平面同地面相 割而成的圆，被两极分成两个 1800的半圆。 所有的经线都和赤道
(equator)垂直；
指示南北方向； 所有的经线长度都相等，约 为2万KM； 每两条相对的经线都形成一 个经线圈，而任何一个经线圈 都把地球平分成两个半球。
本初子午线：通过英国Greenwich(格林尼治)天文台的 0°经线（1884年确定）。
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
英国Greenwich天文台,现为 天文博物馆
脚跨东西半球, 即通过Greenwich 天文台的本初子午线(0°经线)。
地球上的方向和距离
地球上的方向
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
通常指地平方向；
南北方向（经线方向），有限方向；
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
下图天体第一赤道坐标系： 赤纬和时角
上图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；得到子午圈和六时 圈。
5、第二赤道坐标系 (也称赤道坐标系)
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
用途：表示天体在天球上的位置； 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈； 基本要点： • 基圈：天赤道；原点：春分点； • 始圈：春分圈；纬度：赤纬； • 经度：赤经，自天赤道向东度量（为使春分点 沿天赤道向东度量，即当时的“恒星时”）。
十二支表示地平方向。其中 子午表示南北，卯酉表示东 西。
角距离与线距离的简单换算关系
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
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。
天球的视运动
左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东 右：地球自转和天球周日运动，前者向东， 后者向西
天球上的圆和点
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标
天球大圆的交点和远距点
左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、 下)；右:黄道与天赤道的交点（二分）和远距点（二至点和无 名点）
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。
第 1 章 地 理 坐 标 与 天 球 坐 标