sect2_2_天球坐标_.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 坐标和时间,测量一个天体，必须有时间和空间中的方位才有实际意义。,定义了一个,“,时,空,”,参考系才能对在各台址、不同观测者、在不同时间所做的观测进行比较。,第二节 天球坐标系,用来决定点的位置的数量叫做坐标。用来决定球面上的位置，采用球面坐标系统。地理坐标就是一种球面坐标系统。,本初子午圈,PGgp,和,M,点的地理子午圈,PMmp,间的两面角,GPM,便是,地理经度,。地理经度可用球面角,GPM,来量度，也可用本初子午圈和,M,点所在子午圈与赤道的垂足,g,和,m,之间的弧来量度。地理经度是由本初子午圈起向西或向东来度量的。向西量度叫,“,西经,”,，向东量度叫,“,东经,”,。,计量经度时常用,“,角度,”,、,“,角分,”,、,“,角秒,”,为单位。有时候也用,“,小时,”,、,“,时分,”,、,“,时秒,”,来作单位。地球自转一周为,24,小时，转过一周为,360,度，利用这个关系可以建立这两种单位之间的相互关系，有：,例如北京的经度为,116,20,，也可表示为,7,h,45,m,20,s,。,地面某点铅垂线和赤道面间的两面角,，叫做该点的,“,地理纬度,”,。,图,2,1,中,M,点的纬度就是角,Mom,，也就是相应于弧,Mm,的大小。显然，同一纬度圈上各点的地理纬度都是相等的。地理纬度由赤道开始量度，向北计算北纬，用,“,+,”,表示，向南量度叫南纬，用,“,”,表示。纬度一律用角度单位来作量度单位。,例如北京的纬度为,40,，记作,=+,40,。,x=sin,cos,y=,cos,cos,z=sin,要确定天体在天球上的位置，就类似于确定地球表面各点的位置一样，采用球面坐标系统。我们把这种球面坐标系叫做,天球坐标系,。天文学中通常有,四种,天球坐标系，它们之间的区别在于,基本圈、原点、量度坐标方法,等的不同，天文学中根据工作的需要和具体情况而选用最方便的坐标系统。,一、地平坐标系,取真地平为基本圈，南点,S,为原点，叫做,地平坐标系,。天顶,Z,是基本圈的极。,圆弧,SM,叫,地平经度,，或,方位角,，记为,A,。从,S,向西为正，由,0,度到,180,度；向东为负，由,0,度到,180,度。所以西点的方位角为,“,+90,”,，东点的方位角为,“,90,”,。,圆弧,MX,叫做,地平纬度,，或,高度,，记为,h,。真地平的高度为零，自真地平向上（向天顶）算起为正，向下（向天底）为负，因此高度取,之间的所有值。常用天顶距（圆弧,ZX,）代替,h,，有,Z=90-h,。,从某观测点看，很容易证明,天极的地平高度,h,P,等于该地的地理纬度,在航海、航空和大地测量、测时等工作中广泛应用地平坐标系。由于天体有周日视运动，所以天体的地平坐标随时在变，且还随观测者在地面上的位置不同而不同，所以在天文学中这种坐标系不方便。,二、时角坐标系,时角坐标系,，也叫做,“,第一赤道坐标系,”,。基本圈是,天赤道,，原点是,Q,点，即天子午圈与天赤道的两个交点中靠近南点,S,的点。两个座标分别是,时角,和,赤纬,。时角即图中弧,Q,T,，记为,t,；赤纬是弧,TX,，记为,。,三、赤道坐标系,天文观测中使用最多的是,赤道坐标系,，也叫做,“,第二赤道坐标系,”,。基本圈是,天赤道,，原点是,春分点,。两个座标分别是,赤经,和,赤纬,。,赤经,是春分点与天体所在天子午圈在天赤道上的垂足之间的圆弧,T,，记为,，以时（,h,）、分（,m,）、秒（,s,）记。,赤经从春分点算起，按反时针方向（由西向东）度量，由,0,360,，或者由,0,h,24,h,。赤经的量度方向正好与方位角的量度方向相反，即沿着和周日视运动相反的方向量度，这符合天体从东方升起的时间顺序。,赤纬,是圆弧,TX,（即天体所在天子午圈上天体与天赤道之间的圆弧），记为,。,从天赤道算起，向北天极从,0,到,90,，向南天极从,0,到,90,。,Declination(Dec,)-90 to 90,Right Ascension(RA,)0-360,or 0-24 hours,Apparent path of the sun,由于春分点在天球上是唯一点，与天体在天球上的相对位置是固定的，其周日视运动的行为与天体相同，所以,天体的赤经和赤纬不随时间、也不随观测者所在地改变,（注：是在不考虑岁差的情况下）。,四、黄道坐标系,研究太阳系内天体（如行星、月球）运动时多使用黄道坐标系，因为行星、月亮等都在黄道附近运动。,基本圈是黄道，原点是春分点。以黄轴为极。两个座标分别是黄经和黄纬。,大圆弧,L,（即春分点到黄经圈与黄道交点,L,之间的圆弧）叫,黄经,，记为,。,的度量方法与赤经类似，即由春分点算起，按反时针方向由,0,360,。例如春分点,=0,，北天极,=90,，南天极,=270,。,大圆弧,LX,（即天体到黄经圈与黄道交点,L,之间的圆弧）叫,黄纬,，记为,。,度量方法与赤纬类似，由黄道向南北两黄极来度量。例如春分点,=0,，北天极,=+66,.5,，南天极,=,56,.5,。,对一个天体来说，,黄经和黄纬与赤经和赤纬一样是不变量,（不随周日视运动而变化、不随观测点而变化）,五、银道坐标系,计算河外天体的银河消光、讨论银河系内恒星的空间分布和运动等情况下，要用到银道坐标系。银河内绝大部分恒星密集地组成了一个旋转椭球体（铁饼状），其对称面为,银道面,。银道面与天球相交截出的大圆称为,银道,。,升交点,：站在北天极，银道由南向北逆时针穿过赤道的交点。,银赤交角,：约,62,度。,基本点：升交点,基本圈：银道,银经,：弧,M,。以时、分、秒为单位。范围,0,24h,。,银纬,：弧,MS,。以角度为单位。向北,0,到,90,度；向南,0,到,90,度。,银道坐标系，决定于两个因素：,1,，对某一历元而言，北银极的赤经,A,和赤纬,D,等于多少（依靠观测决定）。北银极的位置只所以不确定，是因为天轴的微小变化（即地轴的变化），造成,A,、,D,的微小变化。,2,，银道上取哪一点为原点。例如,1950.0,历元不取升交点为起算点，而是从太阳向银河中心（在人马座）量起。,五个座标原则上都可以相互换算，天文学上用得最多的是赤道坐标系与银道坐标系之间的换算、以及赤道坐标系和黄道坐标系之间的换算。这些换算关系都有公式可查。,六、永不落下和永不升起的天体,天体视运动绕,PP,旋转，对于地理纬度为,的观测点，以,PP,为轴、以,2,为顶角旋转一周形成上下两个对顶的圆锥体。,永不落下的天体：,永不升起的天体：,观测点地理纬度越高，永不落下和永不升起的天体越多。,北极：,北天所有天体永不落下；南天所有天体永不升起。,赤道：,全部天体均有升有落，且垂至于地平线东升西落。,七、中天,另一个重要的概念是天体的,中天,。中天实际上指的是天体在天子午圈上的位置，这是从天体周日运动的角度来说的。天极将天子午圈分为两个半圆，,天体一周日两次通过天子午圈（此时叫做天体的中天），一次是在天顶所在的一半，此时天体的位置叫做,上中天,；另一次在天底所在的一半，此时叫做,下中天,。,天体到达上中天时，天体的天顶距称为,上中天天顶距,。,天体若在天顶以南，则,Z=,-,；天体若在天顶以北，则,Z=,-,。只有,的天体，上中天时天顶距,Z=0,。,一般观测都在天体上中天附近,，这样的天顶距最小，大气吸收小，有利于准确测量。注意，,不要误以为天体上中天则一定能观测到,，例如前面说到的,“,永不升起,”,的天体，即使在上中天也仍然在地平面以下，无法观测；,也不要认为天体下中天则一定不能观测,，例如靠近北天极的天体，不论上中天还是下中天，均在地平面以上，最极端的例子是北极星，其位置与北天极十分靠近，上中天与下中天也十分靠近。,