《天球和天球坐标》PPT课件.ppt
《《天球和天球坐标》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《天球和天球坐标》PPT课件.ppt(57页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、天文航海,上海海事大学 航海教研室 潘杰,天文航海主要内容,现代航海中,无线电航海技术迅猛发展,海上船位的精度得到了充分的保证,但是作为船舶航行中原始的定位手段之一,天文航海有其自身的特点,作为航海人员也应加以充分掌握和了解。,天文航海主要包括两部分内容:,第一部分是观测天体定位:即船舶在海上航行时,可利用太阳、行星和恒星等天体测定观测时刻的船位。,第二部分是观测天体求罗经差,即观测天体的罗方位同时记下观测时间来确定罗经差。,航用天体,天体(Celestial body),是宇宙空间各种天体的统称。,例如恒星(包括太阳)、行星(包括地球)、卫星(包括月亮)、小行星、彗星、流星等等。,恒星是炽热
2、发光的天体,围绕着恒星运行的天体称为行星,围绕着行星运行的天体称为卫星。,航海上常用的天体称为航用天体(Navigational celestial body)。,航用天体有太阳、月亮和四大行星(金星、火星、土星和木星)以及159颗航用恒星。即所谓的日、月、星辰。,航海上经常观测这些天体进行定位和测定罗经差。,天球和天球坐标系,船舶在海上航行时,为了利用太阳、行星和恒星等天体测定船位,必须了解观测时刻的天体位置和观测所得到的天体与测者之间的相互位置关系问题。,天球(Celestial Sphere),人们通过一个假想的天球,把天球与地球、天体与测者通过球面几何关系联系起来。,在实用天文学中,将
3、测者为中心,任意长为半径的空心的假想球面定义为天球。,根据研究不同对象的需要,可以将球心取在地球中心或太阳中心。,在航海学中,天球的中心定义在地球中心,因此通常研究的是地心天球。,天体在天球上的位置,可以用投影的方法将天体投射在天球面上。,天球,Z,A,PN,B,b,B,在天文航海中,通常是将地球作为圆球体进行研究的。,o,b是天体B在地球上的投影点,称为天体的地理位置。(Geographical position),B是天体B在天球上的位置。,空中每一个天体都可以求得它在天球上的位置点,以及与其相对应的地球上的地理位置点。,天球赤道坐标,与地球上用纬度和经度来确定某点位置相类似,确定天体在天
4、球上位置的球面坐标系称天球坐标系。由于天球上采用的原点和基准大圆不同,可采用多种不同的天球坐标系,在天文航海上常用的是赤道坐标系和地平坐标系。,天球上的基本点、线、圈,天球与地球点、线、圈对应表,PN,PS,Pn,Ps,o,Q,Q,q,q,1天极(Celestial pole),天极是天球赤道坐标系的基本点,它是地轴PnPs延伸后与天球所得的交点。,由地理北极Pn方向延长的交点PN称为北天极;,由地理南极Ps方向延长的交点PS称为南天极;,天轴(Celestial axis),天轴是两天极的连线PNPS,它是天球赤道坐标系的基本线。,天赤道(Celestial equator),PN,PS,P
5、n,Ps,o,Q,Q,q,q,W,E,天赤道是天球赤道坐标系的基本圈,它是地球赤道面与天球相截而成的大圆QEQW,它是地球赤道在天球上的投影。,天轴垂直于天赤道面,天赤道上任意点至天极的球面距离都是90。,天赤道面将天球分为南、北两个半球。,北天半球,南天半球,包含北天极PN的半球称为北天半球;,包含南天极PS的半球称为南天半球;,4测者天顶(Zenith)和天底(Nadir),Z,A,o,测者天顶是测者铅垂线AO向上延伸与天球的交点。,Z,测者天底是测者铅垂线向下延伸与天球的交点。,5天球子午圈(Celestial meridian),PN,PS,天球子午圈是通过天极PN、PS的大圆的统称,
6、它是地球子午圈在天球上的投影。两天极之间包括测者天顶的半个大圆称为测者午圈;两天极之间包括测者天底的半个大圆称为测者子圈;,Q,Q,6格林天顶、格林午圈、格林子圈,Z,Z,PN,PS,Q,Q,o,ZG,g,格林天顶是格林尼治天文台处测者铅垂线gO向上延伸与天球的交点G。,两天极之间包括格林天顶的半个大圆称为格林午圈,PNZGPS半个大圆。,两天极之间包括格林天底的半个大圆称为格林子圈,PNZGPS半个大圆。,ZG,7天体时圈(Hour circle),Z,Z,PN,PS,Q,Q,天体时圈是天球赤道坐标系的辅助圈,它是包含天体的半个天球子午圈。,B,它是通过两天极和天体的半个大圆,是地球上天体地
7、理位置经度线在天球上的投影。,8天体赤纬圈(Paralled of diclination),赤纬圈也是天球赤道坐标系的辅助圈,它是与天赤道平行的球面小圆的统称,它又称周日平行圈。,天球子午圈和天体时圈都与天球赤纬圈相互垂直。,第一赤道坐标系,基本圈 相互垂直的天赤道和格林午圈或测 者午圈(可根据不同情况来选择),辅助圈 相互垂直的天体时圈和赤纬圈,位置坐标赤纬和时角,赤纬(Declination,Dec),Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,赤纬是第一赤道坐标系的纵坐标。,天体赤纬是天赤道和天体中心在天体时圈上所夹的大圆弧距,自天赤道起,沿天体时圈向北(天极)或向南(天极)度量到天体中心,范围在
8、090之间,并用(Dec)表示。,天体在北天半球的,其赤纬命名为北(N);天体在南天半球的,命名为南(S)。,如:B天体赤纬=60 N,2格林时角和地方时角,格林时角(Greenwich hour angle,GHA)是第一赤道坐标系的横坐标。,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,ZG,格林时角是从格林午圈沿天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距,它用tG表示,或用GHA表示。,格林时角也可定义为在天极处从格林午圈向西度量到天体时圈的球面角。,格林时角的范围在0360之间。,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,ZG,地方时角(Local hour angle)是测者午圈与天体时圈在天赤道上 夹的大圆弧距,
9、并用t(LHA)表示。,地方时角也可定义为测者午圈和天体时圈在天极处所形成的球面角。,地方时角的度量方法有两种:,(1)圆周法,圆周地方时角是从测者午圈沿天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距,范围在0360之间。圆周时角又称为西向时角。由于度量方向是规定向西的,因此,它无需命名。,如:B天体地方时角t=120W,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,(2)半圆法,半圆地方时角是从测者午圈沿天赤道向东或向西度量到天体时圈的大圆弧距,范围在0180之间。,当半圆地方时角是向东度量时,必须在地方时角后面缀以“E”字母;当向西度量时,因与圆周地方时角是一致的,故也无需命名。因此,凡是未命名的地方时角都应视为西
10、向时角。,如:B天体地方时角t=60 E,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,ZG,根据地方时角(t)和格林时角(tG)的定义和度量方法,不难 看出它们之间存在着如下的关系:,或,其记忆法则可以简单地归纳为“东大西小”:即东经的地方时角t 格林时角tG西经的地方时角t格林时角tG,例已知某天体的格林时角tG=29830.0,求经度=12620.0处,该天体的半圆地方时角t。,解:对于同一天体,东经的地方时角比格林时角大,由小求 大,因此,该天体的地方时角由格林时角加上经度求得。其计算格式为:,t 29830.0+)12620.0 t 42450.0(超过360,应减去360)即 6450.0(仍为
11、西,故无需命名),思考题:已知经度12025.0处某天体的圆周时角 t 6010.0,求该天体的格林时角tG。,天体在天球上的位置除了用上述的球面坐标赤纬和时角表示外,还可用球面极坐标表示。,极距(Polar distance),Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,与测者纬度同名的天极称为仰极(Elevated pole),异名的天极称为俯极(Depressed pole)。,天球极坐标系的极是仰极,极轴为格林午圈或测者午圈。天体的坐标是天体的极距和格林时角或地方时角。,极距是仰极到天体中心的天体时圈弧距,用p表示。它自仰极起,沿天体时圈度量到天体中心,范围在0180之间。,极距和赤纬间有关系式:
12、,第二赤道坐标系,基本圈天赤道和春分点时圈辅助圈天体时圈和赤纬圈位置坐标赤纬和共轭赤经或赤经,春分点和秋分点,第二赤道坐标系与第一赤道坐标系是所取的纵坐标轴不同,因此第二赤道坐标系的纵坐标也是赤纬。它的横坐标是从春分点时圈起算的,称为共轭赤经和赤经。,地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆称黄道。,黄道和天赤道相交两点分别称春分点(vernal equinox)和秋分点(autumnalequinox)。,PN,PS,Q,Q,春分点是天球坐标系的一个原点,它位于天赤道上。,春分点时圈(hour circle of vernal equinox),过两天极和春分点的半个大圆PNPS称春分点时圈
13、。,共轭赤经(Sidereal hour angle,S.H.A.),是从春分点起,沿着天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距,范围在0360之间,并用表示。因为只向西度量,故不需命名。如图所示,天体B的共轭赤经=M。,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,M,赤经(Right ascension),是从春分点起,沿天赤道向东度量到天体时圈的大圆弧距,范围在0360之间,并用表示。因为只向东度量,也无需命名。天体B的赤经=QQM。,K,同一天体的共轭赤经和赤经度量的起点和终点是相同的,只是度量方向相反,因此两者间的关系是共轭的。即360,天体的格林时角和共轭赤经都是沿天赤道度量的横坐标,只是它们有各自的
14、起算点。因此,两者间一定可以找出相互换算的关系。,式中弧距M是从春分点起,沿天赤道向西度量到天体B的时圈的弧距。根据定义,它是天体B的共轭赤经。弧距K则是从格林午圈起,沿天赤道向西度量到春分点时圈的弧距。若将春分点也看作一个天体,那么,根据定义它是春分点的格林时角t。于是,得关系式:tG tGr,不难看出,只要将春分点的地方时角t r代替式中的春分点格林时角tGr,就可求得天体的地方时角t。即t t r,ZG,PN,B,天赤道面平面图,例已知某天体的格林时角tG29830.0,求经度=12620.0处,该天体的半圆地方时角t。,Z,t 29830.0+)12620.0 t 42450.0(超过
15、360,应减去360)即 6450.0(仍为西,故无需命名),t,t,基本圈测者真地平圈和测者子午圈辅助圈天体垂直圈和天体高度圈位置坐标天体的高度和方位,地平坐标系,(Celestial horizon coordinate system),地平坐标系的基本点、线、圈和辅助圈,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,1天球地平坐标系的基本点和基本线,天顶(Z)和天底(Z)是天球地平坐标系的基本点。,测者天顶和天底的连线ZZ即测者的铅垂线是天球地平坐标系的基本线,2天球地平坐标系的基本圈,测者真地平圈是天球地平坐标系的基本圈,它是通过地心与测者铅垂线垂直的平面与天球相交的大圆,如图中的大圆NESW。,N
16、,S,E,W,测者真地平圈又称为地心真地平。显然,它与测者地面真地平是相互平行的,它们都与测者天顶、天底的连线是垂直的。,Z,Z,PN,PS,Q,Q,B,N,S,E,W,天顶和天底是测者真地平圈的极,因此,测者真地平圈上任意点到天顶或天底的球面距离等于90。,天球上的方向是在测者真地平圈上划分的。测者子午圈与真地平圈的交线称为南北线N-S,其中靠近北天极的交点N称为北点(North point),靠近南天极的交点S称为南点。天赤道与真地平圈的交线称为东西线E-W,测者面北背南,右侧的交点E称为东点,左侧的交点W称为西点。北、东、南、西四个点是确定天体方位的基点。,(Celestial hori
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 天球和天球坐标 天球 坐标 PPT 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5632042.html