實測天體物理 ch01天球與天球坐標(biāo)系

1、閱讀書目天體物理學(xué)，李宗偉，高教出版社觀測宇宙學(xué)，何香濤，科學(xué)出版社實測天體物理學(xué)黃佑然 ，科學(xué)出版社 ，1987 天文測量數(shù)據(jù)的處理方法， 丁月蓉，鄭大偉，南京大學(xué)出版社 第一章天球與天球坐標(biāo)系 球面三角基礎(chǔ)知識一、球面上的圓 （大圓、小圓）定理： 任何平面和球面的交線都是正圓。定義： 通過球心的平面與球面的交線，是直徑最大的圓，叫做大圓。 不通過球心的平面與球面的交線，叫小圓。大圓小圓二、球面上兩點的距離三、圓的極 與圓所在平面相垂的直線與球面相交的兩個點。 大圓的極點： 通過球心與大圓所在平面相垂的直線與球面的兩個交點。四、球面角五、圓弧與角的度量六、球面三角形球 面 角球面角=兩個大圓

2、弧相交所成的角度(ASB) 兩大圓弧的交點(S)稱為球面角的頂點，大圓弧稱為球面角的邊球面角是以過頂點的圓弧的二切線所夾的角度來度量=兩交點(A,B)間的大圓弧AB對應(yīng)的圓心角。ABOS球面三角形球面上兩兩分別相交的三個大圓弧所圍成的幾何圖形 三條大圓弧為球面三角形的邊a、b、c各大圓弧所成的球面角為球面三角形的角A、B、C1 1、1 1 天天 球球特點：1、與直觀感覺相符的科學(xué)抽象2、天體在天球上的位置只反映天體視方向的投影3、天球上任意兩天體的距離用其角距表示4、地面上兩平行方向指向天球同一點5、任意點為球心 以任意點為球心，任意長為半徑，為研究天體的位置和運動而引進(jìn)的一個與人們直觀感覺相

3、符的假想圓球。地理坐標(biāo)1、地軸2、地極3、緯線和赤道4、經(jīng)線和本初子午線5、經(jīng)度6、緯度北京： 390 57, ; 1160 19,1、2 天球上的基本點圈1、天極(p、p,)和天赤道(Q、Q, )2、天頂(Z)天底(Z,)和真地平3、天子午圈、四方點、和卯酉圈4、黃道和黃極5、二分點和二至點6、天極在天球上的位置 h北1、天極和天赤道：天極：P 過天球中心做一與地球自轉(zhuǎn)軸平行的直線（天軸），它與天球相交的兩點為天極。天赤道：QQ 過天球中心做一與天軸垂直的平面（天赤道面），它與天球相交的大圓為天赤道。2、天頂、天底和真地平天頂：Z 過天球中心做一直線與觀測點的鉛垂線平行，交天球于兩點，位于觀

4、測者頭頂?shù)囊稽c稱天頂。天底：Z 與天頂相對的另一交點為天底。真地平：過天球中心做一與鉛垂線垂直的平面，與天球相交的大圓為真地平。3、天子午圈、四方點、卯酉圈天子午圈：過天極和天頂?shù)拇髨A。四方點：天子午圈與真地平相交的兩點為南北點，（靠近北天極的為北點）天赤道與真地平相交的兩點為東西點。卯酉圈：過天頂和東西點所做的大圓弧。4、黃道與黃極黃道：過天球中心做一與地球公轉(zhuǎn)軌道平面平行的平面為黃道面，與天球相交的大圓為黃道。黃極：黃道所對應(yīng)的兩個極點。 黃赤交角：黃道與赤道的交角。230.55、二分點、二至點二分點： 黃道與天赤道的兩個交點。 春分點；秋分點二至點： 黃道上與二分點相距900的另兩個點。

5、 夏至點；冬至點 1、3 天球坐標(biāo)系一、地平坐標(biāo) 基本點：天頂 天底 基本圈：真地平 地平高度 h: 由真地平沿過天體的地平經(jīng)圈向天頂、天底量度 （00 900） （天頂距 Z): Z900h 方位角 A: 起始點：南點 北點 由南點或北點沿真地平順時針度量到過天體的地平經(jīng)圈 （00 3600）二、時角坐標(biāo)二、時角坐標(biāo) 基本點：天極 基本圈：天赤道赤緯赤緯 ：由天赤道沿過天體的赤經(jīng)圈向兩極方向度量 （00 -900）時角時角 t t：起始點：子午圈與天赤道南邊的交點。由起始點沿天赤道順時針量至天體所在赤經(jīng)圈 （0h 24h） 三、赤道坐標(biāo)三、赤道坐標(biāo) 赤緯赤緯 ：同上 赤經(jīng)赤經(jīng) ： 起始點：春

6、分點 由春分點沿天赤道逆時針方向量至天體所在赤經(jīng)圈 （0h 24h) 春分點的時角： tr (t)四、黃道坐標(biāo)四、黃道坐標(biāo)基本點：黃極基本圈：黃道 黃緯： 由黃道沿過天體的黃經(jīng)圈向兩邊度量 （00 900）黃經(jīng)黃經(jīng) ：起始點：春分點 由春分點沿黃道逆時針量至天體所在黃經(jīng)圈與黃道的交點 （00 3600) 1.41.4、天球坐標(biāo)系的變換天球坐標(biāo)系的變換一、赤道坐標(biāo)與時角坐標(biāo)的換算赤道坐標(biāo)與時角坐標(biāo)的換算： 已知地方區(qū)時（如北京時）可以計算出地方恒星時，由地方恒星時S 與 時角t 的關(guān)系式， = S - t，可求出天體的時角t 。 其他天球坐標(biāo)系之間的換算可由球面三角基本公式得出換算公式。 （1）

7、已知天體方位角A、天頂距z及地理緯度，利用球面三角公式求天體的時角t和赤緯 sin= sin cosz - cos sinz cosA （余弦公式） cos sint = sinz sinA （正弦公式） cos cost = sin sinz cosA + cosz cos （第一五元素公式） 二、地平坐標(biāo)與時角坐標(biāo)的換算二、地平坐標(biāo)與時角坐標(biāo)的換算：（2）已知天體的時角t 赤緯和地理緯度，求天體的方位角A和天頂距z（或地平高度） 利用如下球面三角公式即可 cosz = sin sin + cos cos cost sinz sinA = cos sint sinz cosA = - sin

8、 cos + cos sin cos二、赤道坐標(biāo)與黃道坐標(biāo)的換算公式二、赤道坐標(biāo)與黃道坐標(biāo)的換算公式 （1）由天體的赤經(jīng)、赤緯；黃道與赤道的夾角。求天體黃經(jīng)、黃緯 sin = cossinsincossin coscos = coscos cossin = snisin+coscossin （2）由天體黃經(jīng)、黃緯與黃赤夾角，求赤經(jīng)、赤緯sin=cossin+sincossincoscos=coscoscossin=-sinsin+coscossin1.5 、天體的周日視運動 地球的自轉(zhuǎn) 天體的周日視運動 太陽自東向西在周日平行圈上每日運行一周 所有天體的東升西落。 在地球赤道地區(qū)看到所有天體都

9、垂直于平面做圓運動 在中緯地區(qū)看到的天體的周日視動 在地球的南、北極地區(qū)看到所有天體都平行于地平圈做圓運動一、不同緯度處的天體視運動： 1、極區(qū) 2、赤道地區(qū) 3、中緯度地區(qū)二、永不上升與永不下落天體 1、永不下落天體： （900） 永不上升天體： （900） 2、地理緯度越高，這類天體越多： 極區(qū)：各半； 赤道：無 這是北天恒星周日視運動的照片。每條弧線都是一顆恒星穿過夜空的軌跡。圖(a)的暴光時間約為1小時，圖(b)約為5小時。三、天體的中天 1、上中天：在天極以南過子午圈。 2、下中天：在天極以北過子午圈。1、上中天： 在天頂以南：； Z 在天頂以北：； Z2、下中天： Z1800（）

10、Z（900） （900） 1.6、天體的周年視運動 地球的公轉(zhuǎn) 天體的周年視運動 太陽自西向東在黃道上每年運行一周 造成四季星空的不同。 太陽的周年視運動軌跡：黃道 運動方向： 自西向東當(dāng)太陽位于：春分點時:（3、21） 0h 00夏至點時:（6、22） 6h 230、5秋分點時:（9、23） 12h 00冬至點時:（12、22）18h 230、51.7、 星空區(qū)域的劃分 星座： 為了認(rèn)星方便，人們用假想的線條將亮星連接起來，構(gòu)成各種各樣的圖形，或人為地把星空分成若干區(qū)域，這些圖形連同它們所在的天空區(qū)域，中國稱之星官，西方叫做星座。巨蟹座巨蟹座1、中國古代把可見天空分為 三垣四象二十八宿三垣：

11、北天極及附近的三個較大天區(qū)紫微垣：（中垣）天北極周圍天區(qū)太微垣：（上垣）包括紫微垣與二十八 宿之間的獅子座、后發(fā)座、室女座、獵犬座等天區(qū)。天市垣：（下垣）包括蛇夫座、巨蛇座、 天鷹座、武仙座、北冕座等天區(qū)。二十八宿二十八宿： 黃道附近的二十八個區(qū)域四象：將二十八宿分成四組，每組七宿， 分別與四個地平方位、四種顏色相匹配。東方蒼龍，青色：角、亢、氐、房、心、尾、箕；北方玄武，黑色：斗、牛、女、虛、危、室、壁；西方白虎，白色：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；南方朱雀， 紅色：井、鬼、柳、星、張、翼、軫； 二十八宿的范圍有大有小，最大的為井宿，赤經(jīng)跨度約為330，而最小的觜宿和鬼宿，僅有20 30 。2

12、、國際通行的星空區(qū)劃 88個星座88個星座的確定： 1928年，國際天文聯(lián)合會正式公布了88個星座，并規(guī)定以1875年的春分點和赤道為基準(zhǔn)的赤經(jīng)線和赤緯線作為劃分星座范圍的界限。（其中北天29個，黃道12個，南天47個。） 星座大小相差懸殊，所含星數(shù)也各不相同，同一星座的星無任何物理聯(lián)系。春季星空 二、恒星的命名： 一般采用星座名稱加上拉丁字母（希臘字母），拉丁字母的順序與星座內(nèi)的恒星亮度相對應(yīng)。當(dāng)24個字母用完之后，就用數(shù)字代替字母，通常數(shù)字是按恒星的赤經(jīng)依次排列的。（如：天瓶座、大熊座、天鵝座61）三、四季星空 星空軟件 的使用星座是出生時的太陽位置嗎？ 黃道應(yīng)有13宮太陽每年進(jìn)入黃道太陽

13、每年進(jìn)入黃道1313宮的日期、時間（宮的日期、時間（2000.02000.0） 日期北京時間星座黃經(jīng)范圍停留時間1月20日21時摩羯27.4度27天 2小時2月16日23時寶瓶24.9度24天18小時3月12日17時雙魚36.3度36天19小時4月18日12時白羊24.9度25天14小時5月14日2時金牛36.7度38天 8小時6月21日10時雙子28.0度29天9小時日期北京時間星座黃經(jīng)范圍停留時間7月20日19時巨蟹20.1度21天 1小時8月10日20時獅子35.9度37天 4小時9月17日0時室女43.8度44天 8小時10月31日8時天秤22.9度22天19小時11月23日3時天蝎7.1度7天 0小時11月30日3時蛇夫18.2度17天22小時12月18日1時人馬33.8度33天 3小時 1）星座名稱多處錯訛2)