试验天文观测 地理科学学院 福建师范大学.doc

《地球概论》 实验指导书 福建师范大学地理科学学院 2010年3月 《地球概论》实验指导书 一、实验目的与基本要求 地球概论是高等师范院校地理专业的一门必修基础课和GIS专业选修课。该课程主要是从行星的角度和整体的观点来研究地球及其所处的宇宙环境，可以认为是天文学与地学的交叉学科。由于其中的一些知识相对较为抽象，安排适当的课程实验将有助于学生更好地理解概念、掌握理论，同时也有助于培养学生的动手操作能力，将所学的理论与实际联系起来。 实验要求学生在掌握理论知识的同时，掌握主要天文仪器的原理与操作，熟悉相关软件的使用，进行简单的天文观测和摄影，从而验证、深化、运用和巩固课堂所学理论。 二、主要使用的仪器设备 天球仪、天文望远镜、活动星图、激光笔、电脑等。 三、主要实验项目 实验1 天球仪的使用 一、实验内容 1、观察天球仪的结构，掌握天球仪的使用操作； 2、在天球仪上直接求算天体位置； 3、演示天球的周日／周年视运动 二、实验目的 1、了解天球仪的基本构造； 2、了解主要天球坐标和天体的相对位置； 3、学会在天球仪上求解一些简单的天文问题 三、实验原理 天球仪是用来表述各种天体坐标和演示天体视运动的天球模型，它将主要天体的视位置投影到球面上，而使其与实际星空相吻合。因此，天球仪可作为缩小了的星空，一幅立体星图。用天球仪可以演示天体的视运动和任意日期与时刻的星空，帮助初学者认星，了解星空变化的规律，还可以在上面直接读取各种天球坐标值，进行不同坐标系统之间的换算，并求解其它有关球面天文学的问题。天球仪用途非常广泛，是开展地球概论课程教学和普及天文知识必备的科教仪器。 1、天球仪的结构的认识 天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成，如图1.1所示图中天球；子午圈；天赤道；黄道；地平圈；竖环；底座；螺旋。 图1.1 天球仪构造示意 （1）天球 球体的直径根据需要而定。大型天球仪观测者可以进入球内进行观测，通常使用的天球仪直径约30厘米，只能从球外向里观测。球面上绘有国际通用的星座和4等以上的主要亮星，其中著名的亮星注有中文专名。除此之外，球面上还绘有天赤道、赤纬圈、赤经圈和黄道天球正中的大圆是天赤道，每隔1时（15°）有一条赤经线与天赤道垂直，赤经线的经度值标注在天赤道上。和天赤道平行的小圆是赤纬圈，间距为10°。和天赤道斜交约23°26′的大圆为黄道上标有黄经和日期，表示一年中太阳在黄道上的位置因此，可在天球仪上读取任一天体的赤道坐标和黄道坐标。通过天极固定在天球上并与天赤道垂直的大圆，°—90°的刻度，刻度数值与赤纬圈的度数相对应，子午圈为地平坐标和赤道坐标所共有，据此可进行两种坐标之间的换算。天球仪上宽边的水平圆环代表地平圈，固定在支架的竖环上，并和竖环垂直。地平圈与子午圈交于南北两点，与天赤道交于东西两点，合称四方点，代表地平的四个方位。地平圈上自南点起，由东向西标有从0°—360°的刻度，表示地平经度（方位角）。 支架包括竖环和底座两部分。半圆竖环是支架的中坚部分，它既固定地平圈，又支持子午圈，并且还与支架的底座相连，从而使天球仪连成一个整体。底座支点向上延伸的方向线即是观测点的沿垂线，它与天球面交于天底和天顶两点。 °，正午后一小时向西转15°的比例，转动天球仪，调整到观测时刻。此时，出现在地平圈以上的星空，就是当地可观测的星空。 ①如果观测时刻是地方恒星时，先将春分点置于午圈之下，在天赤道上找到与给定的观测时刻相对应的赤经数，然后按天球仪转动到该时刻经线与午圈重合即可。 ②如果观测时刻是地方视时，先在黄道上确定当日太阳的位置，然后将太阳置于午圈之下。假如地方视时小于12h，向东转动天球仪，转动的时间角度等于12h减地方视时；假如地方视时大于12h，向西转动天球仪，转动的时间角度等于地方视时减12h的差值。 ③如果观测的时刻是地方平时，那么要根据时差校正视时，再按照上面的方法校正。如果是“北京时间”，那么要根据经度差校正为地方平时，再校正为视时，最后按照上述方法天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成利用天球仪求算天体的位置 φ，求某恒星时某恒星的地平高度和方位角 ①按照当地纬度调整天极高度。 ②按照所给恒星时做天球仪时间校正，将星空固定，找到所求恒星。 ③确定天顶位置，用细绳连接天顶和恒星并与地平圈相交，在地平圈上的方位刻度，就是其方位角；同时用两脚规量出此刻度处至该星的角度，就是地平高度。 本实验提示3： 例φ＝29°36′N）地方恒星时7h50m时，天狼星的地平高度（h）和方位角（α）各是多少？ 解：按照纬度和地方恒星时对天球仪进行校正后，利用细绳和两脚规，求得天狼星的地平高度大约为41°，方位角约为21°φ＝90°）和几个恒星作为代表说明问题。 本实验提示6： 由于观测者是在天球外观察天球