第一节天球坐标精选PPT.ppt
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1、第一节天球坐标第1页,本讲稿共64页一、一、天球坐标系天球坐标系 l确定天体在天球上位置的球面坐标系称天球坐标系。l由于天球上采用的原点和基准大圆不同,可采用多种不同的天球坐标系,在天文航海上常用的是赤道坐标系和地平坐标系。第2页,本讲稿共64页l(一)天球上的基本点、线、圈(一)天球上的基本点、线、圈第3页,本讲稿共64页以地心为球心,以无限长为半径所作的球面叫天球(celestialsphere)。所有天体(无论远近)都分布在天球面上,它们在球面上的位置称为天体位置,即延长地心与天体连线交于天球球面上的一点。第4页,本讲稿共64页地球自转轴向两端无限延伸得到天轴(celestialaxis
2、)。天轴和天球相交于两点称天极(celestialpoles),对应于地北极的一点称天北极,对应于地南极的一点称天南极,第5页,本讲稿共64页测者天顶Z(zenith):向上无限延长测者铅垂线与天球的交点测者天底Z(nadir):向下无限延长测者铅垂线与天球的交点。第6页,本讲稿共64页过测者天顶、天底和两天极的大圆称测者子午圈(observersmeridian)。测者子午圈将天球分为东天半球和西天半球。测者午圈:两天极之间包含测者天顶的半个大圆。测者子圈:两天极之间包含测者天底的半个大圆。第7页,本讲稿共64页地球赤道平面无限向四周扩展与天球球面相截所得的大圆,称天赤道(celestial
3、equator)。天赤道将天球分为北天半球和南天半球。第8页,本讲稿共64页通过地心且垂直于测者铅垂线的平面与天球截得的大圆称测者真地平圈(celestialhorizon)或地心真地平圈。真地平圈上任意一点距天顶或天底的球面距离均为90。真地平圈将天球分为上天半球和下天半球。第9页,本讲稿共64页方位基点(cardinalpoints)真地平圈与测者子午圈交于两点,靠近天北极的一点称北点N,与其相对的点称南点S。真地平圈与天赤道交于两点,测者面向北,右侧为东点E,左侧为西点W。四方点N、E、S、W将真地平分成NE、NW、SE、SW四个象限。每个象限为90。第10页,本讲稿共64页真地平以上的
4、天极称仰极(即与测者纬度同名的天极elevated pole)。真地平以下的天极称俯极(depressed pole)。第11页,本讲稿共64页过两天极和天体的半个大圆称天体时圈(hourcircle)。第12页,本讲稿共64页过天体B且平行于天赤道的小圆称为天体赤纬圈(parallel of declination),又称周日平行圈第13页,本讲稿共64页过天顶Z、天体B和天底Z的半个大圆称天体垂直圈(verticalcircle)。过东、西点的垂直圈称卯酉圈,又称东西圈,它与测者子午圈垂直。第14页,本讲稿共64页天体在天球上的位置B与地心O的连线,在地球表面的交点b(PG)称为天体地理位
5、置(geographicalPosition)。第15页,本讲稿共64页无限延长格林尼治天文台的铅垂线,向上与天球的交点ZG称格林天顶;而向下延长与天球的交点ZG称格林天底。第16页,本讲稿共64页过格林天顶、天底和两天极的大圆称格林子午圈(Greenwichmeridian)。格林午圈:两天极之间包含格林天顶的半个大圆。格林子圈:两天极之间包含格林天底的半个大圆。第17页,本讲稿共64页春分点时圈(hourcircleofvernalequinox)过两天极和春分点的半个大圆。第18页,本讲稿共64页(二)第一赤道坐标系(二)第一赤道坐标系基准圆;天赤道、测者(或格林)午圈几何极:天北极原点
6、:格林(或测者)午圈和天赤道的交点QG或Ql坐标是时角和赤纬,故又称时角坐标系。第19页,本讲稿共64页l1 天 体 赤 纬(declination,Dec)l 从天赤道起,沿天体时圈量到天体中心的弧距称赤纬,由090计算。l向天北极度量为北N,向天南极度量为南S。NPNPSZZQQSEBDecN第20页,本讲稿共64页l该坐标的另一种表示方法称极距p(polar distance:从仰极起沿天体时圈量至天体中心的弧距,由0180计算。lp+Dec90l(赤纬与纬度同名取正号,异名取负号)pNPNPSZZQQSEBDecN第21页,本讲稿共64页l2天体地方时角(local hourangle
7、,LHA)l测者午圈和天体时圈在天赤道上所夹的弧距称天体地方时角LHA。NPNPSZZQQSEBDecN第22页,本讲稿共64页l天体地方时角LHA量法分为:l圆 周 法:由测者午圈开始沿天赤道向西量至天体时圈,由0360计算 NPNPSZZQQSEBDecNLHA第23页,本讲稿共64页l半圆周法:l由测者午圈开始沿天赤道向东或向西量至天体时 圈,由 0180计算。半圆周法必需命名,即标注E或W。l凡是未命名的地方时角均应视为西向时角。NPNPSZZQQSEBDecNLHAE第24页,本讲稿共64页两种算法的关系:1.当LHA180时,圆周时角=半圆时角(W)2.当180LHA360时,LH
8、A360=半圆时角(W)。*天体在东天半球,半圆时角必为E;天体在西天半球,半圆时角必为W。NPNPSZZQQSEBDecNLHAE第25页,本讲稿共64页l3天体格林时角(greenwichhourangle,GHA)l格林午圈和天体时圈在天赤道上所夹的弧距称格林时角GHA。NPNPSZZQQSEBDecNZGl量法:从格林午圈起沿天赤道向西量到天体时圈,由0360计算。GHA第26页,本讲稿共64页l4天体圆周地方时角与格林时角算法关系地方时角LHA=格林时角GHAEWl例 4 2 1:已 知 GHA 29830.0,测 者 经 度12620.0E,求LHA?GHA 298 30.0 +)
9、E12620.0LHA42450.0(超过360,应减360)6450.0(仍为西时角)第27页,本讲稿共64页l例422:已知GHA1520.8,测者经度8135.0W,求LHA?lGHA1520.8(不够减,加360)W8135.0LHA29345.8(仍为西时角)6614.2E(半圆周法为E时角)第28页,本讲稿共64页5天体地理位置PG l天体在天球上的位置B和地心O的连线,与地球表面的交点b(PG)称为天体地理位置(geographicalPosition)。地理位置纬度 天体赤纬 Dec 地理位置经度-l)180GHA(GHA)180(GHAGHA360EWooo第29页,本讲稿共
10、64页 由于地球自转,天体时角是时时刻刻地变化着,因此利用第一赤道坐标系确定的天体坐标,只能定出对于某一观测者,在某一时刻的天体位置,也就是瞬时位置。第30页,本讲稿共64页思考练习思考练习1、仰极是:、仰极是:A、天北极、天北极 B、天南极、天南极 C、与测者纬度同名的天极、与测者纬度同名的天极 D、与测者纬度异名的天极、与测者纬度异名的天极2、天球上(、天球上()相交得出东西两点:)相交得出东西两点:A、测者子午圈和真地平圈、测者子午圈和真地平圈 B、测者子午圈和天赤道、测者子午圈和天赤道 C、天体时圈和天赤道、天体时圈和天赤道 D、真地平圈和天赤道、真地平圈和天赤道3、时角赤道坐标系是以
11、(、时角赤道坐标系是以()为基本圈,()为基本圈,()为基本圈的极:)为基本圈的极:A、赤道、北天极、赤道、北天极 B、赤道、南天极、赤道、南天极 C、天赤道、南天极、天赤道、南天极 D、天赤道、北天极、天赤道、北天极4、天球上北点和南点是由(、天球上北点和南点是由()相交而成:)相交而成:A、测者子午圈和天赤道、测者子午圈和天赤道 B、测者子午圈和真地平圈、测者子午圈和真地平圈 C、卯酉圈和真地平圈、卯酉圈和真地平圈 D、真地平圈和天赤道、真地平圈和天赤道5、天体的地理位置应在:、天体的地理位置应在:A、天球面上、天球面上 B、测者和天体的连线上、测者和天体的连线上 C、太阳和天体的连线上、
12、太阳和天体的连线上 D、地球面上、地球面上6、当测者移动时,以下天球上的哪个圆不随测者移动:、当测者移动时,以下天球上的哪个圆不随测者移动:A、天体方位圈、天体方位圈 B、天体高度圈、天体高度圈 C、测者子午圈、测者子午圈 D、天体时圈、天体时圈第31页,本讲稿共64页思考练习思考练习7、若某星的赤纬、若某星的赤纬Dec25N,格林时角,格林时角GHA210,该星的地理位置的坐标是:,该星的地理位置的坐标是:A、25S,210W B、25N,30W C、25N,150E D、25N,150W8、极距是:、极距是:A、仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,、仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一
13、段弧距,0180计算计算 B、仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,、仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,090计算计算 C、俯极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,、俯极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,0180计算计算 D、天顶与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,、天顶与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距,090计算计算9、当天体格林时角、当天体格林时角GHA180时,时,360-GHA=():):A、天体地理位置的西经、天体地理位置的西经 B、天体地理位置的南纬、天体地理位置的南纬 C、天体地理位置的东经、天体地理位置的东经 D、天体地理位置的北纬、天体地理位置的北纬1
14、0、过两天极且通过天体位置的半个大圆称为:、过两天极且通过天体位置的半个大圆称为:A、天体时圈、天体时圈 B、天体垂直圈、天体垂直圈 C、天体赤纬圈、天体赤纬圈 D、测者子午圈、测者子午圈11、当测者移动时,天球上的(、当测者移动时,天球上的()圈也随测者移动:)圈也随测者移动:A、天体时圈、天体时圈 B、天体垂直圈、天体垂直圈 C、春分点时圈、春分点时圈 D、天体赤纬圈、天体赤纬圈12、过两天极且通过(、过两天极且通过()的半个大圆称为测者午圈:)的半个大圆称为测者午圈:A、天体、天体 B、测者地理位置、测者地理位置 C、天底、天底 D、天顶、天顶13、通过(、通过()的半个大圆称为天体垂直
15、圈:)的半个大圆称为天体垂直圈:A、天顶、天体和天底、天顶、天体和天底 B、天北极、天体和天南极、天北极、天体和天南极 C、天顶、测者地理位置和天底、天顶、测者地理位置和天底 D、仰极、天体和俯极、仰极、天体和俯极第32页,本讲稿共64页(三)第二赤道坐标系(三)第二赤道坐标系(三)第二赤道坐标系(三)第二赤道坐标系 l基准圆:天赤道、春分点时圈l几何极:天北极l 原点:春分点l第二赤道坐标系也叫春分点赤道坐标系。l1.赤纬(declination,Dec)l定义同第一赤道坐标系。第33页,本讲稿共64页l2天体赤经(rightascension,RA)l 从春分点起,沿天赤道向东量到天体时圈
16、的弧距,由0360计算。NPNPSZZQQSEBDecNZG 从春分点起,沿天赤道向西量到天体时圈的弧距,由0360计算。另一种表示方式:天体共轭赤经(sidereal hourangle,SHA)RASHA第34页,本讲稿共64页对于同一天体显然有:对于同一天体显然有:RARASHA SHA 360360。用第二赤道坐标系用第二赤道坐标系的坐标表示天体的位置与地球的自转无关。的坐标表示天体的位置与地球的自转无关。3.第一赤道坐标系与第二坐标系坐标换算NPNPSZZQQSEBDecNZGSHAGHA春分点格林时角GHA(Greenwich hourangleofAries)从格林午圈起,沿天赤
17、道向西度量到春分点时圈的弧距,由0360计算。GHAGHASHAGHA第35页,本讲稿共64页lLHAGHAlLHAGHASHAlWElWEGHAGHASHA lLHASHA 第36页,本讲稿共64页(四)地平坐标系(四)地平坐标系l基准圈:真地平圈、测者子午圈l几何极:天顶l原点:北点N(或南点S)l坐标为高度h和方位A。第37页,本讲稿共64页1天体高度(altitude,h)l 从真地平圈起沿天体垂直圈量至天体中心,由090计算。从真地平向上高度为正(+),向下为负(-)。NPNPSZZQQSEBh第38页,本讲稿共64页该坐标的另一种表示方法称天体顶距Z(zenithdistance)
18、:从天顶起沿天体垂直圈量至天体中心的弧距,l由0180计算。lNPNPSZZQQSEBhZ仰极高度等于测者纬度:hP=测h+Z=90第39页,本讲稿共64页l2天体方位(azimuth,A)l测者子午圈和天体垂直圈在真地平圈上所夹一段弧距。也等于该弧距所对的球面角。天体方位有二种算法:(1)圆周法:无论北纬或南纬测者,均从北点N起算,按顺时针方向沿真地平圈量至天体垂直圈,由0360计算。NPNPSZZQQSEBhZA第40页,本讲稿共64页l(2)半圆法:l北纬测者,从北点N起算,沿真地平向东或向西量至天体垂直圈0180计算。NPNPSZZQQSEBhZANE其后附有两个名称,第一名称表示起算
19、点与测者纬度同名,第二名称表示方位度量的方向与半圆地方时角同名。例如:A40NE第41页,本讲稿共64页l南纬测者,从南点S起算,沿真地平向东或向西量至天体垂直圈0180计算。l同样,其后附有两个名称,例如:l半圆周方位A40SWl圆周方位 A220SPSPNZZQQNWBhZASW第42页,本讲稿共64页圆周方位与半圆周方位方位换算北纬测者:圆周方位A=半圆方位NE=360半圆方位NW南纬测者:圆周方位A=180半圆方位SE=180+半圆方位SW第43页,本讲稿共64页思考练习思考练习1、赤经和共轭赤经都是以春分点为起算点,赤经是向(、赤经和共轭赤经都是以春分点为起算点,赤经是向()测量,共
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