1、1.1 天球和天球坐标一、天球：1、天穹：人们所能直接观测到的地平之上的 半个球形天空。2、天球：以地心为球心半径为任意的假想球 体，表示天体视运动的辅助工具。v 是整球和圆球；v 分地心天球（用以表示太阳系以外的天体）和日心天球（用以表示太阳系以内的天体）。第一章 天文观测基础知识.天球示意图 天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天球上有它们的投影。.天球上的距离.3、天球（天体）的视运动：天体的视位置：天球球心和天体的连线并无限延长与天球表面的交点。天球的视运动：太阳（天体）同时参与两种方向相反的视运动：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
2、恒星（太阳）的运动，方向向东，年巡天一周。.天球的视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。.目标天球坐标，先 回忆地理坐标地球及其经线和纬线（一）、地球上的经线和纬线1、几个基本概念：地心；地轴；地极（南极、北极）2、地球自转及反映：自转方向：自西向东。天体周日运动：由于地球自转，几乎所有天体都有以一天为周期的东升西落现象。.3、经线：经线圈（经圈）：通过地轴的平面同地球相割而成的圆；都是大圆，都在两极相交，大小相同经线（子午线）：半圆 本初子午线：通过英国Greenwich(格林尼治)天文台原址中星仪十字丝的0经线。(1884年确定)本
3、地子午线：本地子午面：.十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。.通过Greenwich天文台内古老的天文望远镜观察宇宙脚跨本初子午线（即通过Greenwich 天文台的0经线）两侧。.经线（右）和纬线（左）纬线所在平面垂直于地轴,经线所在平面都通过地轴。.4、纬线圈（纬线）：垂直于地轴的平面同地球相割而成的圆纬线相互平行，大小不等 赤道：纬线中唯一的大圆，将地球分为南北半球。赤道面：除赤道外其它都是小圆。.地理坐标经度和纬度：（一）纬度（）：一地相对于赤道平面的南北方向和角度。1、纬度是一种线面角，即本地法线与赤道面的交角；2、纬度从赤道开始向南极北极度量，南、北纬各90；用S和
4、N表示，在有些情况下用、号表示，北正南负 如：芜湖市纬度为3120N或 3120。.图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角；经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。.（二）经度（）：本地子午面相对于本初 子午面的东西方向和角距离。1、经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终面；2、经度从本初子午线与赤道的交点开始，在赤道上向东向西度量，东、西经各180，用E和W表示，在有些情况下用、号表示，东正西负。如：芜湖市经度为 11821E或 11821。.（三）地理坐标：一个地点的纬度和经度 叫做该地的地理坐标。一地的坐标由一组、确定。同样一组和值对应地面唯一地点
5、。.二、天球上常用的圆和点：天球大圆的交点和远距点 左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右:黄道与天赤道的交点（二分）和远距点（二至点和无名点）.天轴、天极、天赤道：天轴：地轴无限延长便是天轴。天极：天轴与天球表面相交的两点叫天极。其中与地球北极对应的叫天北极（P），另一极为天南极（P）。天赤道：过天球球心与天轴相垂直的平面与天球相交的大圆。.天顶、天底、地平圈：天顶、天底：某地铅垂线无限延长与天球的交点。在地平之上的为天顶（Z），另一点为天底（z）。地平圈：过天球球心与当地铅垂线相垂直的平面与天球相交的大圆。这个面叫地平面，它把天球分为可见和不可见两部分。.黄轴、黄
6、极、黄道：黄道：前已叙及。黄道所在的平面叫黄道面。黄轴：过天球球心与黄道面垂直的假想轴线。黄极：黄轴与夫球相交的两点。与P较近的为 黄北极（K），另一极为黄南极（K）.天赤道与地平圈上的点：两圈交点是东点和西点，地平圈上与东、西点相距90的两个点为南点和北点。另外，天赤道对于地平圈的两个远距点，在地平之上的称作上点（Q），另一个在地平之下的称为下点（Q）.黄道与天赤道:黄赤交角:2326 二分点:两道交点称二分点。（解释春分点、秋分点，春分日、秋分日。）二至点：黄道上与二分点等距离的两个点。（解释夏至点、冬至点，夏至日、冬至日。）.三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；大圆的极点：地平圈两极：天
7、顶和天底；天赤道两极：天北极和天南极；黄 道 两极：黄北极和黄南极。.大圆的交点：天赤道交地平圈：东点和西点；黄道交天赤道：春分点和秋分点 大圆的远距点：地平圈对于天赤道：南点和北点；天赤道对于地平圈：上点和下点；黄道对于天赤道：夏至点和冬至点；天赤道对于黄道：无名点。.三、天球坐标系（一）、球面坐标概说1、球面坐标系的共同特点v都有基圈、始圈和原点；v纵坐标即纬度；v横坐标即经度。.球面坐标的一般模式由基圈、始圈和终圈构成球面三角形.2、两大类天球坐标系v 右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联系，向西；v 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联系，向东。.（二）、地平坐标系1、用途：表
8、示天体在天空中的高度和方位；2、圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；天顶、天底。3、基本要点：基圈：地平圈；始圈：午圈；原点：南点；纬度：高度：天体相对于地平圈的方向和 角距离。（解释度量及天顶距）经度：方位：天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离。(0到360，自南点向西沿地平圈度量）。.地平坐标系的圆圈系统地平圈上4个相距90的点：东、南、西、北点；得到子午圈（过南、北点）和卯酉圈（过东、西点）。天体的地平坐标：高度和方位.（三）、第一赤道坐标系(也称时角坐标系)1、用途：用于时间度量；2、圆圈系统：天赤道，时圈（赤经圈）、子午圈和六时圈；3、基本要点：基圈：天赤道；始圈：午圈；原点：上
9、点；纬度：赤纬：天体相对于天赤道的方向和角距离。（解释度量及极距）经度：时角：天体所在的时圈相对于上点（午圈）的方向和角距离。自上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角“与时俱增”）。上、西、下、东为0时、6时、12时、18时。.第一赤道坐标系的圆圈系统天赤道上4个相距90的点：东、西、上、下点；得到子午圈和六时圈。天体第一赤道坐标系：赤纬和时角.（四）、第二赤道坐标系1、用途：表示天体在天球上的位置；2、圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；3、基本要点：基圈：天赤道 始圈：春分圈；原点：春分点；纬度：赤纬；（与第一赤道坐标相同）经度：赤经：天体所在的时圈相对于春分点的方向和角距离。自春分点沿天赤向
10、东度量（为使春分点沿天赤道向东度量，即当时的“恒星时”）。.第二赤道坐标系的圆圈系统天赤道上4个相距90的点：二分点和二个无名点；得到二分圈和二至圈。天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经.（五）、黄道坐标系1、用途：表示日月行星的位置及其运动；2、圆圈系统：黄道，无名圈（通过春分点的黄经圈）和二至圈；3、基本要点：基圈：黄道；始圈：无名圈；（过春分点的黄经圈）原点：春分点；纬度：黄纬：天体相对于黄道的方向和角距离。（解释度量）经度：黄经：天体所在的黄经圈相对于春分点的方向和角距离。自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与日俱增”）。.黄道坐标系的圆圈系统黄道上4个相距90的点：二分点和二至点；得到
11、无名圈和二至圈。天体的黄道坐标系：黄纬和黄经.（六）、各天球坐标系的区别和联系 1、所有坐标的共同点：都有经圈和纬圈；都有经度和纬度；都有球面坐标三要素。（但各自名称各不相同）2、区别和联系 地平坐标系与第一赤道坐标系 都是右旋坐标系，它们的经度（方位、时角）都向西度量，且都以午圈为始圈，但基圈和原点不同。它们之间的联系为：仰极高度天顶赤纬当地纬度 根据这一原理可测当地纬度。.仰极高度天顶赤纬当地纬度 地平座标系和第一赤道坐标系；始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角；二者的具体差异与当地的纬度有关；仰极高度体现地平系统与第一赤道系统的关系。.第二赤道坐标系与黄道坐标系
12、 都是左旋坐标系，它们的经度（赤经、黄经）都向东度量，且都以春分点为原点。但基圈和始圈不同。.第二赤道坐标系和黄道坐标系：赤经和黄经都向东度量：有共同的原点（春分点）。但第一赤道坐标系以天赤道为基圈，春分圈为始圈；黄道坐标系以黄道为基圈，以无名圈为始圈。所以，赤纬不同于黄纬，赤经不同于黄经。第二赤道坐标系和黄道坐标系.第一赤道坐标系与第二赤道坐标系 有共同的基圈（天赤道）和纬度（赤纬）。但始圈和原点不同且度量方向不同，因此它们的经度（时角、赤经）不同。虽然不同但都在天赤道上度量，因此可找出它们之间的联系。.基圈相同（天赤道）因而有相关的纬度（赤纬）但始圈不同，因而时角不同于赤经；二者的具体差异
13、于当时的恒星时有关；恒星时即春分点的时角，或上点的赤经。天体赤经天体当时时角当时恒星时S（恒星时）=tr(春分点时角)S（恒星时）=t*(恒星的时角)+a*（恒星的赤经）恒星中天：t*=0则S（恒星时）=a*（恒星中天的赤经）第一赤道坐标系 和第二赤道坐标系.天球坐标系比较天球坐标系比较地平坐标地平坐标第一赤道坐标第一赤道坐标第二赤道坐标第二赤道坐标黄道坐标黄道坐标天球轴天球轴当地垂线当地垂线天轴天轴天轴天轴黄轴黄轴两极两极天顶、天底天顶、天底北天极、南天极北天极、南天极北天极、南天极北天极、南天极北黄极、南黄极北黄极、南黄极纬圈纬圈地平纬圈（等高线）地平纬圈（等高线）赤纬圈赤纬圈赤纬圈赤纬圈
14、黄纬圈黄纬圈基圈基圈地平圈（有四方点）地平圈（有四方点）天赤道（有上、下天赤道（有上、下点）点）天赤道（有春分、天赤道（有春分、秋分点）秋分点）黄道（有二分、二黄道（有二分、二至点）至点）经圈经圈（辅圈）（辅圈）地平经圈（有子午、卯地平经圈（有子午、卯酉圈）酉圈）时圈（有子午圈、时圈（有子午圈、六时圈）六时圈）时圈（有二分、二时圈（有二分、二至圈）至圈）黄经圈（有二至圈）黄经圈（有二至圈）始圈始圈午圈午圈午圈午圈春分圈春分圈通过春分点的黄经通过春分点的黄经圈圈原点原点南点南点上点上点春分点春分点春分点春分点纬度纬度高度高度赤纬赤纬赤纬赤纬黄纬黄纬经度经度方位（向西度量）方位（向西度量）时角（向
15、西度量）时角（向西度量）赤经（向东度量赤经（向东度量黄经（向东度量）黄经（向东度量）应用应用在天文航海、天文航空、在天文航海、天文航空、人造地球卫星观测及大人造地球卫星观测及大地测量等部门都广泛应地测量等部门都广泛应用它用它观测恒星、星云、星图等类型的遥远天观测恒星、星云、星图等类型的遥远天体常常采用赤道坐标系，它被广泛应用体常常采用赤道坐标系，它被广泛应用于天体测量中于天体测量中观测太阳以及太阳观测太阳以及太阳系内运行在黄道面系内运行在黄道面附近的天体，则采附近的天体，则采用黄道坐标系用黄道坐标系注：注：基圈和始圈上的点，其纬度或经度为零；极点的纬度为基圈和始圈上的点，其纬度或经度为零；极点的纬度为90，经度则为任意。，经度则为任意。纬度度数相纬度度数相等，方向相反；经度相差等，方向相反；经度相差180的两点为互为对跖点。的两点为互为对跖点。.思考与练习（见教材）P282、4、5（书面作业，单页纸做，写清专业、学号和姓名，第5周交）.
