地球概论 第二章 天球和天体.pdf

张华： 《地球概论》讲义 第二章 天球和天体 第二章 天球和天体 第一节 天球 一、天球 在晴朗的夜晚，我们仰视天象，看见满天的星辰好像都镶嵌在一个半圆 形的球面上，而且好像是晶莹半透明的，这样的半球形天空，叫做天穹。 为什么会把星星都看成镶在天穹上的呢？ 是因为他们都很遥远，人们的眼睛无法区别其远近。例如，人们在视觉 上好像是月亮在云中走，就说明人在视觉上认为云和月亮等距。为什么会有 这样的感觉呢？因为，正常人的视力能看清物体远近的距离约为206m，凡超 过这个距离的物体，人们都能看见它们，但分不清他们的远近。所以，人们 分不清月亮（38 万km 远）与云（几km 远）的距离，只能感到他们重合在一 个球面上。 就是说，在人的眼睛里，所有的天体（太阳、月亮、行星和恒星等）都 是等距的。 我们知道，球面上的点对于球心来说，都是等距的。因此，天上的星和 人眼的关系，就像球面和球心的关系。就是说在人们的心中，天空似乎是一 个球面，而人眼就是这个球面的球心。日月星辰的东升西落表明，这个球面 不但存在于地上，而且存在于地下。但是，人眼所能直接观察的，只是它的 地上部分，即半个球面，就是天穹。 既然天空看起来似乎是一个球面，天文学家就不妨把宇宙空间当做球体 看待，把所有的天体不分远近地，统统投影到球面上。这是一种天文学上的 方法，这样就产生了关于天球的一整套理论和球面天文学。 1 张华： 《地球概论》讲义 第二章 天球和天体 1.天球的定义：以地心为球心，以无限远为半径的假想球体，表示天体运 动的辅助工具。 2.天球的特性 ① 它是一个假想的球体。实际上是不存在，是一种视觉。天球的概念是 来源于天球的。 ②它的半径是无限大。因此，无论以仪器、人眼、地球中心、太阳中心、 太阳系作为球心，天球球面形状不变。 ③所有的天体在天球上的位置都不是它的真实位置，而是投影在天球面 上的视位置。 ④用天球球面上的视位置来表示天体，利用了投影位置对测站的等距性， 便于天体定位，在天文学上有实用意义。 3.天体的视位置定义：从测站中心到天体的连线在天球上的交点，即天体 在天球面上的投影点，称为天体的视位置 。 天体的视位置与它在空间的真实位置，不是一回事。因此，天体之间的 视距，并不是它们之间的真距离。 4.天体以地心为中心时，叫地心天球 。以太阳为中心时，叫日心天球。一 般指地心天球。 二、天球的视运动 我们居住在地球上，虽然时刻不停随地球自转着，但并不感到在旋转。 但如果仰望星象，便可发现东方的星逐渐上升，西方的星逐渐下降，而各星 的相对位置却无变化，好像整个天球都在均匀地转动着似的。 1、天球周日运动：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，这称为天球周日运动。 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。 2 张华： 《地球概论》讲义 第二章 天球和天体 2、太阳周年视运动 由于地球公转，使太阳在天球上形成的以一年为周期的位置移动，叫做 太阳周年运动，方向向东。 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。由于两种运动方向相反，所以使太阳周日运动的速度比恒星每日延 缓约1°，周期延长4 分钟，这就造成了星空形象的季节变化。 夜半中星：即半夜里所看到的正南方的星宿。 三、天球上的圆和点 为了实际需要，人们设定了天球上的基本圆和点，这里我们先学习与建 立天球坐标系相关的三个基本大圆。它们分别是地平圈、天赤道、黄道。 地平圈：地平圈是通过地心，且垂