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地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
经线和纬线
一切垂直于地轴的平面同地面相割而成的圆，都是纬线
其中垂直于地轴，且通过地心的平面同地面相割而成的圆，叫赤道
一切通过地轴的平面同地面相割而成的圆，都是经圈
经圈在南北两极相交，并被等分为两个半圆，这样的半圆叫经线，经线也叫子午线
其中通过英国伦敦格林尼治天文台的那条经线，叫本初子午线，即0度经线
经度和纬度
本地法线同赤道面的交角，就是所在地的纬度。
赤道以北叫北纬（N），赤道以南叫南纬（S），南北纬各从0度到90度
经度是一种两面角，本地子午线平面和本初子午线平面的夹角即为本地经度。
本初子午线以东叫东经（E），以西叫西经（W），东西经各从0度到180度
纬度的间隔大体相同，每1度约为111km；经度的间隔随纬度的增大而减小
地理坐标
一地的纬度，表示该地相对于赤道的南北位置；一地的经度，表示该地的子午面相对于本初子午面的东西位置，二者相结合，标志一个地点在地面上的特定位置，被叫做这个地点的地理坐标
地理坐标系
第二节 天球坐标
天球：天球就是以地心为球心，以任意远为半径的一个假想的球体，天文学用作表示天体视运动的辅助工具
天球周日运动：整个天球围绕我们旋转，这种视运动是地球自转的反映
周日圈：天体周日运动行经的路线。天体愈近天极，其周日圈愈小，离极愈远，周日圈愈大
太阳周年运动
地平圈：通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。
把天球分为可见和不可见两部分。地平圈的两极是天顶（Z）和天底（Z’)
天赤道：地球赤道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。
天赤道分天球为南北两半球，两极叫天北极(P)和天南极(P’)
黄道：地球公转的轨道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。就是太阳周年运动的视行路线
黄道的两极是黄北极（K）和黄南极（K’)
天赤道与地平圈的两个交点是东点（E）和西点（W）。地平圈对于天赤道的两个远距点是南点（S）和北点（N）
天赤道对于地平圈的两个远距点，一个在地平之上，称为上点（Q），一个在地平之下，称为下点（Q'）
黄道与天赤道成23度26分的交角（黄赤交角），它们的两个交点称为二分点，对北半球来说，按太阳周年运动方向，黄道对于天赤道的升交点为春分点（ ），降交点为秋分点（ ）；黄道上的两个远距点称为二至点，北至点为夏至点（ ），南至点为冬至点（ ）天赤道对于黄道两个远距点，称为无名点

地平坐标系
通过天顶、天底且垂直于地平圈的一切大圆，是地平经圈，或平经圈
一切与地平圈平行的圆，是地平纬圈
通过南点和北点的平经圈，叫做子午圈，以天顶、天底为界，分为子圈（北半圈）和午圈（南半圈）
通过东点和西点的平经圈，叫做卯酉圈，以天顶、天底为界，分为卯圈（东半圈）和酉圈（西半圈）
基圈是地平圈，原点是南点，始圈是午圈
地平纬度称高度，是天体相对于地平圈的方向和角距离，高度的余角为天顶距
地平经度称方位，是天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离
第一赤道坐标系
基圈是天赤道，原点是上点，始圈是午圈
纬度称赤纬，经度称时角

第二赤道坐标系
基圈是天赤道，原点是春分点，始圈是春分圈
纬度是赤纬，经度称赤经。天体的中天时刻，要按其赤经的次序而定，且中天恒星的赤经，即为当时的恒星时

黄道坐标系
基圈是黄道，原点是春分点，始圈是无名圈（通过二分点的黄经圈）
纬度称黄纬，经度称黄经

地平坐标系与第一赤道坐标系

第二赤道坐标系与黄道坐标系

第一赤道坐标系与第二赤道坐标系

第二章 地球的宇宙环境
恒星的空间速度，分成两个分量，视向速度和切向速度
前者沿观测者视线的分量，后者是同视向速度相垂直的分量，表现为恒星在天球上的位移，叫做自行
亮度：恒星的亮度指地球上的受光强度，即恒星的明暗程度
光度：表示恒星本身的发光程度
表示天体亮度等级的叫视星等，记作m ；表示天体光度等级的叫绝对星等，记作M 。通常所说的星等是指视星等
星等越大，恒星亮度越暗
相邻两星等的亮度比率为R，R等于2.512，R^5=100，星等相差1等，恒星的亮度相差2.512倍
假定有两颗恒星，其星等为m和m0(m>m0)，它们的亮度E和E0的比率为

光源的视亮度与其距离的平方成反比，距离增加一倍，亮度便减为1/4
标准距离（10秒差距）下的恒星的亮度称绝对亮度，其星等叫绝对星等
恒星的实际距离为d，EM表示绝对亮度，Em表示视亮度

光谱-光度图，也叫赫罗图：
主星序:大多数恒星分布在从图的左上方至右上方一条窄带上，温度由高到低,光度由大到小，形成一个明显的序列
主序星：位于主星序上的恒星
大多数恒星的光度，决定于它们的温度，其温度越高，光度越大
红巨星：温度不高，光度很大，体积很大 （超巨星）
白矮星：温度很高，光度很小，体积很小
脉冲星和中子星：有规律地发出射电脉冲讯号，脉冲星名称是指天体辐射的表现形式，中子星表明这种恒星的物理实质

银河系
银河：是银河系主体在天球上的投影

太阳系向着天空中武仙座方向（近织女星）前进，这个方向所指的点称为奔赴点
河外星系
一些相互临近的星系结合成星系群，银河系所属的星系群叫本星系群
星系群<星系团<总星系

太阳常数：在日地处于平均距离，太阳光垂直照射并排除大气影响的条件下，地面上单位面积(cm^2)每分钟所接受的太阳能量为8.16焦耳8.16J/(cm^2*min)
太阳大气分光球、色球和日冕三层
开普勒行星运动三定律：
所有行星在大小不同的椭圆轨道上绕日运动，太阳位于行星轨道椭圆的两个焦点之一
在同样的时间内，行星向径在其轨道平面上扫过的面积相等
任何两个行星绕太阳公转的周期的平方之比，等于它们与太阳的距离的立方之比

地内行星，地外行星
内行星，外行星（以小行星带为界）
类地行星，类木行星（巨行星，远日行星）
彗星

太阳系的结构具有统一的一些特征：
共面性：行星绕太阳运动的轨道平面，都很接近黄道面，卫星也接近其行星的赤道面
同向性：太阳系的天体大致朝同一方向运动
近圆性：行星轨道形状都接近圆形

地月系：
月球轨道在天球上的投影叫白道，白道面相对于黄道面有5度9分的倾角，称为黄白交角
天文上月的长度有四种：恒星月、近点月、交点月和朔望月，分别以恒星、近地点、黄白交点和太阳为参考点
恒星月是月球绕转地球的真正周期
同步自转

月相变化：

第三章 地球的运动
地球的自转
傅科摆

极移：南北两极在地面上的移动
地轴进动：南北两极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动，又叫交点退行
圆锥形运动的圆锥轴线，垂直于地球轨道平面，指向黄极；圆锥的半径为23度26分，即黄赤交角
进动的方向向西，同地球自转和公转方向相反
进动的发生同地球的形状、黄赤交角和地球自转有关
地轴进动的表现：
天极的周期性圆运动：北极星的变迁
赤道面（和天赤道）的系统的变化：赤道面垂直于地轴，随着地轴的进动而进动，使天赤道与黄道的交点（二分点）以同样的方向（向西）和速度（每年50.29秒）在黄道上移动
由于交点退行，使以春分点为参考点度量的回归年，略短于恒星年
由于春分点的西移，在赤道坐标系中，恒星的赤经和赤纬都发生缓慢的持续变化；在黄道坐标系，恒星的黄经发生持续变化，黄纬则不变，因为春分点是沿黄道移动的

天文上日的长度有三种：恒星日、太阳日和太阴日，分别以春分点、太阳和月球为参考点
恒星日是地球自转的真正周期
太阳日大于恒星日
太阳每日赤经差的季节变化，因季节而变化的太阳日叫真太阳日（视太阳日），真太阳日的全年平均值叫平太阳日
造成太阳每日赤经差的季节变化的原因：黄赤交角；地球的椭圆轨道

恒星星：周日圈全部位于地平以上的恒星
恒显星区，恒显圈
恒隐星：周日圈全部在地平以下的恒星
恒隐星区，恒隐圈
出没星：介于两部分星区之间的恒星，有东升和西落，周日圈与地平圈相交的恒星。范围宽度为当地余纬的两倍

地转偏向力（科氏力）：北半球右偏，南半球左偏

恒星公转的证据：恒星的周年视差、光行差和多普勒效应

天文上的年的长度有四种：恒星年、回归年、近日年和交点年。分别以恒星、春分点、近日点和黄白交点为参考点
恒星年是地球公转的真正周期
岁差

地球公转的后果：
恒星周年视差
太阳周年运动：二十四气，十二宫

行星与太阳的会合运动
合（行星合日）：当行星和太阳的黄经相等时，二者都处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合
会合周期：从这一次行星合日到下一次行星合日所经历的时间
P、E分别表示行星和地球的公转周期，S表示行星的会合周期
对于地内行星：
对于地外行星：

行星同太阳的相对位置的变化：

大距：地内行星的轨道在地球轨道以内，它同太阳的黄经差，被限定在某个限度内（<90度），叫做大距，分东大距和西大距
启明星和长庚星
地内行星有两次合日，没有冲日，距地球最近时叫下合，离地球最远时叫上合
地外行星有一次合日和一次冲日，合日时离地球最远，冲日时距太阳最近，没有大距，有两次方照（距角为90度），分东方照和西方照

行星相对于恒星的视行
顺行，逆行，留

月球同太阳的会合运动

第四章 地球运动的地理意义
太阳的回归运动：

昼夜长短的纬度分布：赤道上全年昼夜等长；太阳直射半球，昼长夜短，高纬度（ ）地区有极昼，昼长达24小时；非太阳直射半球，昼短夜长，高纬度相应地区有极夜，昼长为零（夜长24小时）

昼夜长短的季节变化：二分时，全球昼夜平分，均为12小时；二至时，昼夜长短极端：或昼最长、夜最短，或昼最短而夜最长；各地全年平均昼长相等，皆为12小时
二至日过后不久，地球分别经过轨道的近日点（1月初）和远日点（7月初），公转速度达到最快和最慢，因此，北半球夏至后昼减夜增的变化比冬至后昼增夜减的变化显得较缓慢
太阳高度：
正午太阳高度公式：
正午太阳高度因纬度（ ）随季节（ ）而变化
（90度- ）视为上点高度， 有正负之分，太阳直射半球为正，非直射半球为负
北半球的正午太阳高度以南点为起点，南半球以北点为起点
当 太阳直射点所在的纬度，正午太阳当顶
当 该地（北半球）正午太阳已越过天顶向北倾斜
高纬度地区 表示正经历极夜
正午太阳高度的纬度分布：

式中 看作赤道上不同季节的正午太阳高度，其他各地随纬度递减， 是对 的纬度订正
正午太阳高度的季节变化：

式中 看作二分时的正午太阳高度，即全年的平均值， 是对 的季节订正

四季的划分：

历法
历法分三类，太阴历（阴历）、太阳历（阳历）和阴阳历
太阴历侧重协调朔望月和历月关系，太阳历侧重协调回归年和历年关系，阴阳历兼顾朔望月和回归年、历月和历年
阴历：优点是每一日期代表一定的月相，缺点是月序没有季节意义
回历：大月30日，小月29日，全年12个历月，逢单为大月，逢双为小月。每30年安插11个闰年，每逢闰年，把当年的十二月改成大月
中国旧历：
具有阴阳历的共同特点，按照朔望月安排大月和小月，力求使平均历月等于朔望月，又根据回归年所相当的朔望月数安排平年和闰年，力求使平均历年等于回归年
另设二十四气，用来指导农业生产。二十四气按太阳黄经划分，自春分点起，每隔黄经15度为一气

我国传统历法对于日序和月序的编排，以及大小月，平年闰年，不像一般历法那样采用长期安排的方法，而是强调逐年逐月推算，显得更加缜密和合理
历日的推算遵循两条原则：
以月相定日序：逐一推算日月合朔的日期和时刻，把每次合朔的日期定为初一，根据先后两次合朔所包含的日数多寡，确定月的大小，如果包含30日，为大月，如果包含29日，为小月

以中气定月序：以历月有无中气来区分正规历月和闰月，没有中气的月份便是闰月；
根据历月包含的中气，决定该历月的月序，十二中气固定配属于一年中的十二个历月；
重复前一历月定闰月的月序，即把闰月看作前一历月的重复
干支纪法：天干地支
天干共十个：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸 地支有十二个：子丑寅卯辰巳午未审酉戌亥
天干和地支循环搭配，以六十为一周，周而复始
儒略历
定365日为一年（平年），每四年一闰，闰年为366日
全年六个大月（31日），六个小月（30日），逢单为大，逢双为小，超出的一天从二月扣去
格里历
罗马教皇格雷果里十三世1582年修改儒略历，内容：使当时的春分回到3月21日；二是使以后的春分固定在3月21日
具体措施：修正公元325年宗教会议以来所积累的10日的误差，把1582年的10月4日之后一下子跳到15日；
调整儒略历的置闰法则，改4年1闰为400年97闰，以消除误差，使春分点固定在3月21日，仍然保留儒略历4年1闰的规则，凡能被4所整除的年份为闰年，凡遇世纪年，必须能被400整除才算闰年

第五章 地球和月球
日食和月食
本影，半影，伪本影

日食分三类：日全食、日偏食和日环食
日全食（在月球本影内），日环食（在月球伪本影内），日偏食（在月球半影内）
月食分月全食和月偏食
月全食与月偏食的不同，取决于月球是否全部或部分隐入地球本影，而不决定于地球上的观测地点不同
月球进入地球半影时，叫半影食
日月食的过程：偏食—全食—偏食
四种食相：初亏、食既、生光和复圆
对于日全食来说：
初亏——月轮东缘同日轮西缘相外切，日偏食开始
食既——月轮东缘同日轮东缘相内切，日全食开始
生光——月轮西缘同日轮西缘相内切，日全食终了
复圆——月轮西缘同日轮东缘相外切，日偏食终了
对于月全食来说：
初亏——月轮东缘同地本影西缘相外切，月偏食开始
食既——月轮西缘同地本影西缘相内切，月全食开始
生光——月轮东缘同地本影东缘相内切，月全食终了
复圆——月轮西缘同地本影东缘相外切，月偏食终了
食甚：月轮中心与日轮或地本影中心最接近的瞬间
食分：日轮或月轮被食的程度