坐标系统和时间系统(IV).ppt
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1、第二章坐标系统和时间系统第二章坐标系统和时间系统 (一一)第一节第一节 地球的运转地球的运转1.1.地球公转:围绕太阳的旋转地球公转:围绕太阳的旋转 公转一周的周期为一恒星年,为公转一周的周期为一恒星年,为365.256354365.256354个太阳日个太阳日 地地球球连连续续两两次次经经过过春春分分点点所所需需的的时时间间为为一一回回归归年年,长长度度为为365.24219365.24219个太阳日。个太阳日。远日点远日点近日点近日点地球地球春分点春分点秋分点秋分点1 1)满足开普勒三大行星定律)满足开普勒三大行星定律 行行星星运运行行的的轨轨道道是是一一个个椭椭圆圆,该该椭椭圆圆的的一一
2、个个焦焦点点与与太阳的质心相重合太阳的质心相重合 行行星星质质心心与与太太阳阳质质心心间间的的距距离离向向量量,在在相相同同的的时时间间内所扫过的面积相等内所扫过的面积相等 行行星星运运动动周周期期的的平平方方与与轨轨道道椭椭圆圆长长半半径径的的立立方方之之比比为一常量为一常量第一节第一节 地球的运转地球的运转:以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。:以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。天天轴轴与与天天极极:地地球球自自转转轴轴的的延延伸伸直直线线为为天天轴轴;天天轴轴与与天天球的交点称为天极球的交点称为天极(为北天极,为北天极,为南天极为南天极)。天天球球赤赤道道面面与与天天球球赤
3、赤道道:通通过过地地球球质质心心O O与与天天轴轴垂垂直直的的平平面面,称称为为天天球球赤赤道道面面它它与与天天球球相相交交的的大大圆圆,称称为为天天球球赤道。赤道。天天球球子子午午面面与与子子午午圈圈:包包含含天天轴轴并并通通过过地地球球上上任任一一点点的的平平面面,称称为为天天球球子子午午面面,它它与与天天球球相相交交的的大大圆圆,称称为为天天球子午圈。球子午圈。时圈:通过天球的平面与天球相交的半个大圆。时圈:通过天球的平面与天球相交的半个大圆。第一节第一节 地球的运转地球的运转2)2)天球天球:地地球球公公转转的的轨轨道道面面与与天天球球相相交交的的大大圆圆,黄黄道道面面与与赤道面的夹角
4、,称为黄赤交角,约为赤道面的夹角,称为黄赤交角,约为 。:当当太太阳阳在在黄黄道道上上从从天天球球南南半半球球刚刚北北半半球球运运行行时时,黄道与天球赤道的交点黄道与天球赤道的交点r r。:太太阳阳公公转转的的轨轨道道,是是一一椭椭圆圆,称称为为黄黄道道。但但由由于于其其它它星星球球的的影影响响,使使轨轨道道产产生生摄摄动动,并并不不严严格格的的椭圆。椭圆。4 4)黄极黄极第一节第一节 地球的运转地球的运转 黄道黄道 春分点春分点3 3)黄道黄道黄赤交角黄赤交角232727黄道黄道黄道黄道天球天球天球天球2.2.地球自转:绕其自身旋转轴的转动。周期为地球自转:绕其自身旋转轴的转动。周期为242
5、4小时。小时。2.1 2.1 地地轴轴方方向向相相对对于于空空间间的的变变化化:由由于于日日月月等等天天体体的的影影响响及及地球自身的不规则,地球自转轴方向是不断变化的。地球自身的不规则,地球自转轴方向是不断变化的。1 1)岁岁差差:在在日日月月引引力力和和其其它它天天体体引引力力对对地地球球隆隆起起部部分分的的作作用用下下,地地球球在在绕绕太太阳阳运运行行时时,自自转转轴轴的的方方向向不不再再保保持持不不变变,从从而而使使春春分分点点在在黄黄道道上上产产生生缓缓慢慢的的西西移移,这这种种现现象象在在天天文文学学中中称为岁差。称为岁差。在在岁岁差差的的影影响响下下,地地球球自自转转轴轴在在空空
6、间间绕绕北北黄黄极极产产生生缓缓慢慢的的旋旋转转(从从北北天天极极上上方方观观察察为为顺顺时时针针方方向向),形形成成一一个个倒倒圆圆锥锥体,其锥角等于黄赤交角体,其锥角等于黄赤交角23272327。岁差的周期约为岁差的周期约为2580025800年。岁差使春分点每年西移年。岁差使春分点每年西移50.350.3。第一节第一节 地球的运转地球的运转岁差岁差岁差岁差2 2)章章动动:在在日日月月引引力力等等因因素素的的影影响响下下,瞬瞬时时北北天天极极将将绕绕瞬瞬时时平平北北天天极极产产生生旋旋转转,大大致致成成椭椭圆圆形形轨轨迹迹,其其长长半半径径约约为为9.29.2,周期约为,周期约为18.6
7、18.6年。这种现象称为章动。年。这种现象称为章动。第一节第一节 地球的运转地球的运转真赤道真赤道真赤道真赤道:某一时刻的赤道某一时刻的赤道某一时刻的赤道某一时刻的赤道.(.(.(.(由于岁差和章动的影响由于岁差和章动的影响由于岁差和章动的影响由于岁差和章动的影响,每一时每一时每一时每一时刻赤道的位置不同刻赤道的位置不同刻赤道的位置不同刻赤道的位置不同)平赤道平赤道平赤道平赤道:只有岁差影响时的赤道只有岁差影响时的赤道只有岁差影响时的赤道只有岁差影响时的赤道.黄经章动黄经章动黄经章动黄经章动:章动引起的黄经变化章动引起的黄经变化章动引起的黄经变化章动引起的黄经变化.即平春分点与真春点即平春分点
8、与真春点即平春分点与真春点即平春分点与真春点的的的的角距角距角距角距.交角章动交角章动交角章动交角章动:章动引起的黄赤交角的变化章动引起的黄赤交角的变化章动引起的黄赤交角的变化章动引起的黄赤交角的变化.第一节第一节 地球的运转地球的运转2.2 2.2 2.2 2.2 地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化(极移)地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化(极移)地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化(极移)地轴对于地球本体内部结构的相对位置变化(极移)1.1.1.1.极极极极移移移移:地地地地球球球球自自自自转转转转轴轴轴轴相相相相对对对对于于于于地地地地球球球球体体体体自自自自身身身身内内内内部
9、部部部结结结结构构构构的的的的相相相相对对对对位位位位置置置置变变变变化化化化,从从从从而而而而导导导导致致致致极极极极点点点点在在在在地地地地球球球球表表表表面面面面上上上上的的的的位位位位置置置置随随随随时时时时间间间间而而而而变变变变化化化化,称称称称为为为为地地地地极极极极移移移移动动动动,简简简简称极移。称极移。称极移。称极移。2.2.2.2.瞬瞬瞬瞬时时时时极极极极:与与与与观观观观测测测测瞬瞬瞬瞬间间间间相相相相对对对对应应应应的的的的自自自自转转转转轴轴轴轴所所所所处处处处的的的的位位位位置置置置,称称称称为为为为该该该该瞬瞬瞬瞬时时时时的的的的地球极轴,相应的极点称为瞬时极。
10、地球极轴,相应的极点称为瞬时极。地球极轴,相应的极点称为瞬时极。地球极轴,相应的极点称为瞬时极。3.3.3.3.平平平平 极:某段时间内地极的平均位置。极:某段时间内地极的平均位置。极:某段时间内地极的平均位置。极:某段时间内地极的平均位置。4.4.4.4.国国国国际际际际协协协协定定定定原原原原点点点点CIOCIOCIOCIO:国国国国际际际际天天天天文文文文联联联联合合合合会会会会IAUIAUIAUIAU和和和和国国国国际际际际大大大大地地地地测测测测量量量量与与与与物物物物理理理理联联联联合合合合会会会会IUGGIUGGIUGGIUGG采采采采用用用用国国国国际际际际上上上上5 5 5
11、5个个个个纬纬纬纬度度度度服服服服务务务务站站站站的的的的资资资资料料料料,以以以以1900190019001900至至至至1905190519051905年年年年地地地地球球球球自自自自转转转转轴轴轴轴瞬瞬瞬瞬时时时时位位位位置置置置的的的的平平平平均均均均位位位位置置置置作作作作为为为为地地地地球球球球的的的的固固固固定定定定极极极极称称称称为为为为国国国国际际际际协协协协定定定定原原原原点点点点CIOCIOCIOCIO。也称协议地球极也称协议地球极也称协议地球极也称协议地球极CTPCTPCTPCTP。第一节第一节 地球的运转地球的运转5.5.5.5.地地地地极极极极坐坐坐坐标标标标系系系
12、系:以以以以CIOCIOCIOCIO为为为为原原原原点点点点,零零零零子子子子午午午午线线线线方方方方向向向向为为为为X X X X轴轴轴轴,以以以以零零零零子子子子午午午午线线线线以以以以西西西西为为为为了了了了描描描描述述述述90909090子子子子午午午午线线线线为为为为y y y y轴轴轴轴。用用用用来来来来描描描描述述述述极极极极移移移移规规规规律律律律。任任任任意意意意瞬瞬瞬瞬时时时时t t t t的的的的极极极极点点点点位位位位置可用置可用置可用置可用()()()()表示。表示。表示。表示。6.6.6.6.平春分点:相应于平极的春分点。平春分点:相应于平极的春分点。平春分点:相应
13、于平极的春分点。平春分点:相应于平极的春分点。第一节第一节 地球的运转地球的运转第二节第二节第二节第二节 时间系统时间系统时间系统时间系统 (1)(1)(1)(1)时刻:某一时间点,也就是发生某一现象的瞬间,也称历元。时刻:某一时间点,也就是发生某一现象的瞬间,也称历元。时刻:某一时间点,也就是发生某一现象的瞬间,也称历元。时刻:某一时间点,也就是发生某一现象的瞬间,也称历元。(2)(2)(2)(2)时间间隔:两个时刻之间的时间差。时间间隔:两个时刻之间的时间差。时间间隔:两个时刻之间的时间差。时间间隔:两个时刻之间的时间差。(3)(3)(3)(3)时间系统的要素:时间原点、度量单位(时间尺度
14、)。时间系统的要素:时间原点、度量单位(时间尺度)。时间系统的要素:时间原点、度量单位(时间尺度)。时间系统的要素:时间原点、度量单位(时间尺度)。(4)(4)(4)(4)任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法:任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法:任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法:任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法:a.a.a.a.运动是连续的;运动是连续的;运动是连续的;运动是连续的;b.b.b.b.周期有足够的稳定性;周期有足够的稳定性;周期有足够的稳定性;周期有足够的稳定性;c.c.c.c.运动可观测;运动可观测;运动可观测;
15、运动可观测;大大大大地地地地测测测测量量量量学学学学研研研研究究究究的的的的对对对对象象象象是是是是随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化的的的的,大大大大地地地地测测测测量量量量观观观观测测测测量量量量与与与与时时时时间间间间密密密密切切切切相相相相关关关关、在在在在卫卫卫卫星星星星定定定定位位位位与与与与导导导导航航航航技技技技术术术术中中中中,时时时时间间间间系系系系统统统统是是是是描描描描述述述述卫卫卫卫星星星星运运运运行行行行位位位位置置置置的的的的重重重重要基准。要基准。要基准。要基准。在在实实际际应应用用中中,根根据据需需要要选选取取满满足足上上述述条条件件的的周周期期运运动动
16、,从从而而定定义了多种时间系统。义了多种时间系统。例如:例如:(1 1)以地球自转运动为基础,建立了恒星时)以地球自转运动为基础,建立了恒星时(ST)(ST)和世界时和世界时(UT)(UT);(2 2)以地球公转运动为基础,建立了历书时)以地球公转运动为基础,建立了历书时(ET)(ET),并进一步发展,并进一步发展 为太阳系质心力学时为太阳系质心力学时(TDB)(TDB)和地球质心力学时和地球质心力学时(TDT)(TDT);(3 3)以物质内部原子运动特征为基础,建立了原子时)以物质内部原子运动特征为基础,建立了原子时(TAI)(TAI)。第二节第二节第二节第二节 时间系统时间系统时间系统时间
17、系统1.1.恒星时(恒星时(STST)定定义义:以以春春分分点点为为参参考考点点,由由它它的的周周日日视视运运动动所所确确定定的的时时间间称称为为恒恒星时。星时。计量时间单位:恒星日、恒星时、恒星分、恒星秒;计量时间单位:恒星日、恒星时、恒星分、恒星秒;(1 1)恒星日:春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。)恒星日:春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。一恒星日一恒星日=24=24恒星时恒星时=1440=1440恒星分恒星分=86400=86400恒星秒恒星秒(2 2)分类:真恒星时和平恒星时。)分类:真恒星时和平恒星时。真恒星时等于真春分点的地方时角真恒星时等于真春分点的地
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