地理天球坐标.ppt

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1、天球坐标,天球与天穹,天球celestial sphere：假想的球体，是整球；天穹：半球天球定义：1.球心为观测者或地心 2.半径为任意天球：以地心为球心，以任意远为半径的一个假想的球体。研究目标的不同：地心天球与日心天球,天球示意图（地心）,地心天球与日心天球的对比,天球周日运动,日月星辰以自东向西的方向和一天的周期运动，这种视运动称为天球周日运动diurnal motion。思考：为什么说地球的自转方向为自西向东？绕转中心：天北极（北天极？）；北极星polaris周日圈diurnal circle是指天体周日运动的路线；越近天极，周日圈越小，离天极越远，周日圈越大。天体的周日圈实质上是它

2、所在的赤纬圈,讨论一：不同纬度的天球运动,黄道、中星,地球公转，使太阳的视运动在一年内自西向东巡天一周，叫太阳的周年运动，视行路线称为黄道Ecliptic太阳周年运动的发现：夜半中星的变化中星Culminant star：(夜半)上中天的星宿夜半太阳沉入地北夜半中星的变化反映了太阳在天球上从一个星座到另一个星座的巡天运动,中天,天顶,天底,中天,下中天,上中天,黄道十二星座符号表示,春：中天狮子 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。,总结：,太阳同时参与两种相反的运动：

3、1.由于地球自转而随同整个天球的运动，方向向西，日转一周2.由于地球公转而相对于恒星的运动，方向向东，年巡天一周,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。,天球上的大圆与交点,地平圈horizon：通过地心，垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大，同天球相割而成的大圆，两极分别为天顶和天底。天赤道celestial equator：赤道平面的无限扩大同天球相割而成的大圆，两极分别为，天南极和天北极黄道：太阳的视行路线，也是地球轨道面无限扩大同天球相割而成的大圆，两极分别为黄南极和黄北极天赤道和黄道是唯一的，而地平圈因地而异,地平圈,地平圈与

4、地平线？,地平圈,天球上的点,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）,大圆的交点和距点,大圆相交相互等分；两个交点和两个远距点天赤道交地平圈：东点和西点，交角因地而已黄道交天赤道：春分点spring equinox和秋分点autumnal equinox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（天轴，天南北极，天赤道）定义南北：更接近北极点更“北”定义东西：天球周日运动前方为“西”

5、东西方向：俯视，逆时针向为东距离：只有角距离，无线距离,图1-12 天球上的距离,球面坐标系一般特点,基本大圆基圈，如赤道原点origin：以通过其辅圈为标志，辅圈是通过基圈的两极因而垂直于基圈的所有大圆。通过原点的辅圈叫做始圈。球面上任一点相对于基圈的方向和角距离用纬度表示，是纵坐标任一点所在的辅圈相对于始圈的方向和角距离用经度表示。,球面坐标的一般模式,两类天球坐标系,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，向东思考：如何较为准确地确定是左旋还是右旋坐标系？,地平坐标系horizontalcoordinatesystem,用途：用来表示天

6、体在天空中的方位azimuth和高度height及其周日变化。圆圈系统：基圈：地平圈；通过天顶和天底且垂直于地平圈的一切大圆为地平经圈；通过南点和北点的平经圈为子午圈meridian；以天顶和天底为界划分为子圈和午圈；通过东点和西点的为卯酉圈prime vertical circle8个相等的球面三角形,地平坐标系圆圈系统,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）。,地平坐标系的要点,基圈为地平圈原点为南点south，始圈是午圈upper branch of meridian地平纬度称为高度（h），是天体相对于地平圈的方向

7、和角距离，范围0-90；高度的余角为天顶距（z）地平经度为方位（A），天体所在地平经圈相对于午圈的方向和角距离。以南点始，向西度量。范围：0-360。四个点的方位：0，90，180和270,高度和方位的示意图,天体的地平坐标：高度和方位,第一赤道坐标系first equatorialcoordinatesystem,用途：时间度量圆圈系统：天赤道为基圈；通过南北天极且垂直于天赤道的一切大圆为赤道经圈，简称赤经圈，与天赤道平行的圆为赤纬圈；通过上点下点的赤经圈为子午圈。子圈午圈划分依据与前不同。通过东点西点的赤经圈为六时圈。,第一赤道坐标系的圆圈系统,第一赤道坐标系的圆圈系统。天赤道上4个相距9

8、0的点：东、西、上、下点；得到子午圈和六时圈。,第一赤道坐标系的要点,基圈：天赤道原点为上点，始圈是午圈纬度称为赤纬declination（），是天体相对于天赤道的方向和角距离；范围0-90；余角为极距（p）。经度为时角hour angle（t），天体所在赤经圈对午圈的方向和角距离，从上点开始度量，与时俱增。经度为时角，赤经圈为时圈，时间单位度量。上点、西点、下点和东点的时角为0，6，12和18思考：时角与时钟的关系？,赤纬和时角,天体第一赤道坐标系：赤纬和时角,第二赤道坐标系,用途：表示天体在天球上相对不变的位置，编制星表圆圈系统：以天赤道与黄道的相互关系为基础；通过二分点的时圈为二分圈，南

9、北天极为界分为春分圈和秋分圈；与二分圈垂直，通过无名店的时圈为二至圈。天赤道，二分圈和二至圈把天球划分为8个相等的球面三角形。,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。,第二赤道坐标系的基本要点,基圈：天赤道原点：春分点，始圈：春分圈纬度与第一赤道坐标系相同，称为赤纬经度称为赤经right ascension（），是天体所在时圈相对于春分圈的方向和角距离，以春分点为起点，向东度量，范围0h-24h。随天球向西运动，天体中天的次序，按其赤经次序定，中天恒星的赤经等于当时的恒星时sidereal time。恒星时=春分点的时角（第一赤道坐标系）,

10、赤纬和赤经,天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经,黄道坐标系,用途：表示日月行星在空间的位置和运动圆圈系统：黄道，其两极为黄北极和黄南极，通过黄北极和黄南极的黄道经圈为黄经圈，与黄道平行的的圆为黄纬圈，通过二分点的黄经圈称为无名圈，通过二至点的黄道经圈为二至圈。黄道，无名圈和二至圈相互垂直且等分，把天球分为八个相等的球面三角形。思考：无名圈与二分圈的区别？,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,黄道坐标系的基本要点,基圈：黄道原点，春分点，始圈：无名圈纬度：黄纬celestial latitude（），是天体相对于黄道的方向和角距离，沿黄经圈向南北两个方向

11、度量；范围0-90。黄道坐标系的经度为黄经celestial longitude（），天体相对于无名圈的方向和角距离，沿黄道向东度量，范围0-360，太阳黄经与日俱增，春分、夏至、秋分、冬至的太阳黄经为0、90、180和270,天体的黄道坐标系：黄纬和黄经,地平与第一赤道坐标系的关系,相似之处：右旋坐标系，因而经度都是向西度量；以子午圈为始圈不同之处：基圈（地平圈、天赤道），原点（南点、上点）；高度不等于赤纬；方位不同于时角。纬度越高，差异越小，南北两极，天赤道与地平圈重合，这时高度=赤纬，方位=时角。,地平坐标系与第一赤道坐标系,地平与第一赤道坐标系的联系,对于某一特定地点来讲，天南极和天北

12、极一个在地平以上，称为仰极elevated pole，一个在地平一下称为俯极depressed pole，北半球来说，北天极即为仰极。仰极高度=天顶赤纬=当地纬度,子午圈上的方向和角距离,相邻两点的间距不是等于纬度，便是等于余纬,第二赤道坐标系与黄道坐标系,相似之处：左旋坐标系；经度（赤经和黄经）向东度量；共同的原点春分点。不同：第二赤道坐标系以天赤道为基圈，后者以黄道为基圈，；前者的始圈是二分圈，后者始圈为无名圈；赤纬不等于黄纬，赤经不等于黄经,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,相似：以天赤道为基圈，有相同赤纬不同：第一赤道坐标系以午圈为始圈，其时角自上点向西度量，是右旋坐标系；而后者以春分圈为始圈，赤经向东度量，属于左旋系统。故天体的时角不同于赤经。天体赤经天体当时时角当时恒星时任何时刻的恒星时等于当时中天恒星的赤经。,第一赤道坐标系与第二赤道坐标系,S（恒星时）=tr(春分点时角)S（恒星时）=t*(恒星的时角)+a*（恒星的赤经）恒星中天：t*=0则S（恒星时）=a*（恒星中天的赤经）,各种坐标系对比,谢谢！,