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天文基础知识和天文规划介绍;主要内容;一、天文基础知识;2、天球上的基本点、圈
(1)天顶和地平圈
天顶:观测者所在地点的铅垂线方向延长线与天球相交两
点Z 和Z’,在观测者头顶方向的交点Z 称为天顶,另
一点称为天底Z’。
地平圈:过天球中心O 作一平面与ZZ’连线垂直,这一平面
叫做天球地平面,它在天球上截出的大圆ESWN 叫
做地平圈。;(2)天极和天赤道
天极:通过天球的中心O 作一条与地球自转轴平行的直线PnOPs,称为这条直线为天极轴,天极轴与天球相交二点Pn 和Ps,与地球的北极对应的那点为北天极Pn;与地球南极对应的那点Ps 为南天极。天极轴与地平面的夹角大小等于观测点当地的地理纬度。
天赤道:通过天球中心O 作一平面与天轴PnOPs 相垂直,这一平面称为天球赤道面。天球赤道面和天球相交所截出的大圆QnQs 就叫做天赤道。由天极和天赤道的定义可知,天球赤道面平行于地球赤道面。;(3)天子午圈、四方点
天子午圈:在天球上通过北天极Pn 和天顶Z 的大圆PnZSN 就称为天子午圈。
四方点:天子午圈与地平圈相交于S 和N 点,靠近北天极的点N 称为北点,与它相对的那点S 称为南点。由天顶俯视,地平圈上自北点N 顺时针旋转90°的点叫东点,用E 表示;逆时针旋转90°的点叫西点,用W 表示。可以看到,天赤道与地平圈相交于两点,分别为东点E 和西点W。;3、常用的坐标系
(1) 地平坐标系和地平直角坐标系
取天顶Z 为基本极,地平圈为基本圈,北点N 为经角的起算点所建立起来的天球坐标系为地平坐标系。天体在地平坐标系中的位置用方位角A 和地平高度h 来表示:方位角起算点为北点N,由天顶俯视,顺时针旋转为正;高度角h 由地平起算,地平为0,天顶为90°,天底为-90°。天顶角ψ等于(90°-h)。地平直角坐标系:X、Y、Z 轴分别指向北点N、东点E和天顶Z。;(2)时角坐标系和时角直角坐标系
取天极Pn 作为基本极,天赤道作为基本圈,基本圈与天子午圈靠近S 的交点Qs 为经角的起算点,这样所建立起来的??标系称为时角坐标系。天体在时角坐标系中的位置用时角H 和纬度δ表示:时角H 起算点为Qs,由天极俯视,顺时针旋转为正;纬度δ由天赤道起算,向北为正、向南为负,北天极Pn 为90°、南天极Ps 为-90°。时角直角坐标系:Xt、Yt、Zt 轴分别指向 Qs、 西点W 和北天极 Pn。;4、赤纬为δ的天体在天球上的周日运动
1. δ = -35° 2. δ = -18° 3. δ = 0°(天赤道)
4. δ = 30° 5. δ = 85°
;二、天文时间系统;2、时角、恒星时和赤经
时角:时角是天体相对于子午圈的角距离。
恒星时:是春分点的时角。由于黄道(太阳运行的轨道)和天赤道之间存在23°56′的交角,称“黄赤交角”,黄道和天赤道有两个焦点,也就是春分点和秋分点。
赤经:天体的赤经起算点是春分点,任何瞬间的恒星时,在数值上等于该瞬间上中天的恒星的赤经。;3、天体时角的计算
天体的时角H 与天体的赤经和地方恒星时相关,地方恒星时与观测站
的地理经度和世界时相关。
(1) H = S - α
S 为地方恒星时,α 为天体赤经,H 为天体的时角;
(2) S = S0 + M(1+μ) + λ
其中S0 当日世界时为0h 时所对应的恒星时,查《天文年历》可得, M
为世界时,μ 为1/365.2422, λ 为观测站的地理经度。
(3) M = 北京时 – 8h
综合以上三点可以得:
H = S0 + (北京时 – 8h) (1+μ) + λ – α;三、FAST天文轨迹规划;2、相位中心数学描述
两套坐标系统
以主反射面的曲率中心O 为原点建立时角直角坐标系C1[Xt-Yt-Zt],Xt. Yt. Zt 分别指向Qs, 西点W, 北天极Pn; 以O 为原点建立地平直角坐标系C2[X-Y-Z],X, Y, Z 分别指向北点N,东点E,天顶Z;
FAST 观测一个时角坐标为(H,δ)的射
电源,在C1坐标系中表示为
馈源相位中心在C1中的坐标为;C1到C2坐标系转换
坐标系C1 先绕Zt 轴逆时针旋转180°,再绕Yt 轴逆时针旋转(90°-?),即转化为C2 坐标系。
约束条件:考虑到最大观测天顶角ψmax=40°的限制,当射电源处于5
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