天文学基础知识——天球与天球坐标系.ppt

在地球赤道地区看到所有天体都垂直于平面做圆运动 在中纬地区看到的天体的周日视动 在地球的南、北极地区看到所有天体都平行于地平圈做圆运动 天体的周日视运动 一、不同纬度处的天体视运动： 1、极区 ： 2、赤道地区： 3、中纬度地区： 二、永不上升与永不下落天体 1、永不下落天体： δ≥（900－φ） 永不上升天体： δ≤－（900－φ） 2、地理纬度越高，这类天体越多： 极区：各半； 赤道：无　 三、天体的中天 1、上中天：在天极以南过子午圈。 2、下中天：在天极以北过子午圈。 1、上中天： 在天顶以南：φ＞δ； Z＝φ－δ 在天顶以北：φ＜δ； Z＝δ－φ 2、下中天： Z＝1800－（δ＋φ） ∵ Z＝（900－δ）＋ （900－φ） 为何四季星空不同 太阳的周年视运动 太阳的周年视运动是地球公转的反映：地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的焦点上（开普勒第一定律），公转周期为一年； 地球的公转方向与自转方向一致，地球自转轴的空间指向在公转过程中保持不变（思考题：如变，对我们的生活有什么影响？）； 在地球上不会感觉到地球绕太阳的运动，只能看到太阳在恒星背景上沿黄道的运动，周期与公转周期相同，称为太阳的周年视运动 四季星空的成因 古人很早就注意到了四季星空的变化。 斗柄东指，天下皆春； 斗柄南指， 天下皆夏； 斗柄西指， 天下皆秋； 斗柄北指， 天下皆冬； 东 当太阳位于： 春分点时:（3月21日） α＝0h　 δ＝00 夏至点时:（6月22日） α＝6h δ＝230.5 秋分点时:（9月23日） α＝12h δ＝00 冬至点时:（12月22日） α＝18h δ＝－230.5 太阳的周年视运动与廿四节气 太阳的黄经从春分点起算，沿逆时针度量。太阳连续两次经过春分点的时间间隔为一个回归年； 廿四节气是一个回归年中的24个时刻，对应于太阳周年视运动的24个角度等分位置（注意不是时间等分）； 廿四节气是中国古代文明的独特创造； 由于地球的公转轨道是椭圆，轨道运动速度不均匀（开普勒第二定律），故按照太阳的黄经值等分的二十四节气的时间间隔不均匀； 任一节气到下一年同一节气的时间间隔是严格相等的，为一个回归年； 日地距离与冷暖变化 ?列子 · 汤问? 两小儿辩日 太阳到地球的实际距离存在年变化：冬天比夏天近500万公里，约为日地平均距离的3%； 地球表面的冷暖差距不是日地距离差造成的，而是太阳照射角度不同造成的 天球与天球坐标系 天文学基础 天文协会学术部 沙永强 天体由于引力和运动使它们保持相对的平衡。当我们抬头仰望星空时，从视觉上很难分辨出天体距离的远近，视乎是等距的，它们同观测者的关系，犹如地球面上的点同球心的关系，这样太阳，月亮和恒星看起来似乎都分布在一个很大的球面上，无论我们走在什么地方，都有这种感觉。这个以观测者为中心，以任意长为半径的假想的球，称为天球。 实际上，我们知道并不存在这样的球。但天文学中仍保留了天球的概念，用来表示天体目视运动的辅助工具。在天球上作一些假想的点和线，利用它们来确定星球的视位置。视位置定义为：把不同远近的星星与观测者的眼睛连成的直线延长，它们和天球相交的点，即星星在天球上的投影。 天球是存在中心的 选择不同的天球中心： 观测者 → 观测者天球 地 心 → 地心天球（主要用于表示太阳系外天体的是运动和视位置） 日 心 → 日心天球 （主要用于表示太阳系内天体的是运动和视位置） 天球的半径是任意的 它包容一切，不论天体如何遥远，天球上总有它的位置 在同一视线上的不同远近的星球，在天球上的视位置是重合的 所有互相平行的直线向同一方向延长，和天球交于一点 这是因为天球半径无限大，所以观测者的任何位移都比圆球半径小得多。 几个天球相关的性质 球面三角基础知识 一、球面上的圆 （大圆、小圆） 定理： 任何平面和球面的交线都是正圆。 定义： 通过球心的平面与球面的交线，是直径最大的圆，叫做大圆。 不通过球心的平面与球面的交线，叫小圆。 大圆 小圆 球面上两点的距离 圆的极 大圆的极点： 通过球心与大圆所在平面相垂的直线与球面的两个交点。 天 球以任意点为球心，任意长为半径，为研究天体的位置和运动而引进的一个与人们直观感觉相符的假想圆球。 特点： 1、与直观感觉相符的科学抽象 2、天体在天球上的位置只反映天体视方向的投影 3、天球上任意两天体的距离用其角距表示 4、地面上两平行方向指向天球同一点 5、任意点为球心