第一章-地球坐標和天球坐標分解.ppt

1、地球概論,何福紅 地理與規(guī)劃學院 Tel:E_mail:,第一章 地理坐標和天球坐標,第一節(jié) 地理坐標,一、地球與經緯線 二、經度與緯度,一、地球與經緯線,1、地球,軸、極 基圈、輔圈 原點 經度、緯度,2、地球上的經線和緯線 地理定位的需要 二直線相交于一點； 每地點都可看作是特定經線和緯線交點。 經線和緯線都是地球上的圓 大圓：同一球面上最大的圓，其圓心即為球心； 小圓：大圓以外的圓。,緯線(parallel) 垂直于地軸的平面同地球相割而成的圓； 緯線相互平行，大小不等; 赤道(equator)：緯線中惟一的大圓，將地球分為南北半球。 經線(meridian)

2、通過地軸的平面同地球相割而成的圓； 經線都是大圓（通常指它的半圓），都在兩極相交，大小相同； 本初子午線：通過英國Greenwich(格林尼治)天文臺的0經線（1884年確定）。,圖1-1 經線和緯線 緯線平面垂直于地軸,經線平面都通過地軸,英國Greenwich天文臺,現為天文博物館,天文臺內展出早期的天文望遠鏡、星象圖和天文鐘等,通過Greenwich天文臺內古老的天文望遠鏡觀察宇宙,腳跨東西半球, 即通過Greenwich 天文臺的本初子午線(0經線)。,3、 地球上的方向和距離 地球上的方向 通常指地平方向； 南北方向（經線方向），有限方向； 東西方向（緯線方向），無限方向； 理論上亦

3、東亦西；實際上非東即西。,地球上的方向與地球自轉 我國傳統上把正午太陽所在方向定為正南，而把日出日落的方向視為東西方向； 東西方向與地球自轉相聯系； 在用時針的方向表述地球自轉方向時，必須明確觀測者是立足于哪個半球觀測地球自轉的。,圖1-3 十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示東西。,圖1-2 地球自轉方向向東。在北半球看，呈逆時針方向；在南半球看，呈順時針方向。,角距離與線距離的簡單換算關系 海里：經線1分的弧長；兩地間弧分數=其長度的海里數，由此推出經線的全長：60海里180=10 800海里；赤道的周長：60海里360=21 600海里。 公里(Km)：是按照法國人原來的設想把

4、地球一周分為400 度，每度分為100 分，每分的弧長就是1 公里。分全周為400 度的制度沒有傳下，作為長度單位的公里卻在世界通行。 1海里(n mile) =1.85公里(Km) 1 Km = 0.54 n mile,二、經緯度和地理坐標,1、 經度和緯度 是經線和緯線的“編號”，本身代表一種角度。 緯度：一地相對于赤道平面的南北方向和角度。 緯度是一種線面角，即本地法線與赤道平面的交角； 緯度在本地經線上度量，南北緯各分90度。 經度：本地子午面的東西方向和角距離。 經度是兩面角，本初子午面為起始面；本地子午面為終面； 經度通常在赤道上度量，東西經各分180度。,圖1-4 經度和緯度 緯

5、度是線面角，即本地法線與赤道平面的交角； 經度是兩面角，即本地子午面與本初子午面的交角。,經線都是大圓，緯度間隔大體相等： 1約折合111km。 緯線是大小不等的圓 經度的間隔，隨緯度增高而減??； 與緯度的余弦成反比。 經（緯）度與經（緯）線 經度和緯度用來區(qū)分不同的經線和緯線； 經線即等經度線，緯線即等緯度線。,圖1-5 經線的間隔隨緯度增大而減小,2、 地理坐標 一地的經度和緯度相結合，叫做該地的地理坐標 同地理坐標相聯系的有三個大圓 赤道（橫軸）； 本初子午線（縱軸）； 本地子午線。 書寫按慣例 先緯度，后經度； 數字在先，符號在后。 例：北京40N, 116E,第二節(jié) 天球坐標 一、

6、天球 1、天球與天穹 天球：以地心為球心半徑為任意的假想球體，表示天體視運動的輔助工具 是整球和圓球； 分地心天球和日心天球。 天穹：地平以上的半個天球 是半球和扁球。,圖1-7 天球示意圖 天球的半徑是任意的,所有天體,不論多遠,都可以在天球上有它們的投影。,2、天球的視運動 對于地球觀測者：天球圍繞我們以與地球自轉相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋轉； 天球周日運動； 周日圈：天體周日運動行經的路線，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。,圖1-8 太陽周年運動 方向向東(與地球公轉方向相同),其視行路線被稱為黃道。,1,春：獅子中天 太陽 飛馬 夏：天蝎中天 太陽 獵戶 秋：飛馬中天

7、 太陽 獅子 冬：獵戶中天 太陽 天蝎,圖1-9 夜半中星隨季節(jié)的變化 這是地球公轉的反映。由夜半中星的變化間接推出太陽周年運動。,圖1-10 天球的視運動 左：地球公轉和太陽周年運動，二者都向東。 右：地球自轉和天球周日運動，前者向東，后者向西。,太陽同時參與兩種相反的運動 因地球公轉而相對于恒星的運動，方向向東，年巡天一周。 因地球自轉而隨同整個天球的運動，方向向西，日轉一周。,3、天球上的圓和點,圖1-11 天球大圓的交點和遠距點 左:地平圈與天赤道的交點（東、西）和遠距點(南、北、上、下)；右:黃道與天赤道的交點（二分）和遠距點（二至點、無名點）,三個基本大圓：地平圈，天赤道，黃道；

8、大圓的極點： 地平圈兩極：天頂和天底； 天赤道的兩極：天北極和天南極； 黃道的兩極：黃北極和黃南極。 大圓的交點： 天赤道交地平圈：東點和西點； 黃道交天赤道：春分點和秋分點。,大圓的大距點： 地平圈對于天赤道：南點和北點； 天赤道對于地平圈：上點和下點； 黃道對于天赤道：夏至點和冬至點； 天赤道對于黃道：無名點。,4、天球上的方向和距離,方向：地球上方向的延伸； 東西方向：仰視，順時鐘方向為東； 距離：只有角距離。,圖1-12 天球上的距離,1、球面座標系的共同特點,第一，球面座標系有一個基本大圓，稱為基圓。 第二，基圈上有一個原點，原點的位置是以通過它的輔圈為標志的。 第三，球面上任意一點

9、相對于基圈的位置，包括方向和角距離，用緯度表示。 第四，經度是輔圈相對于始圈的方向和角距離。,二、天球坐標,球面坐標系的一般模式,以基圈、始圈和終圈構成一球面三角形；縱坐標即緯度；橫坐標即經度。,2、地平坐標系 用途：表示天體在天空中的高度和方位； 圓圈系統：地平圈，子午圈，卯酉圈； 基本要點： 基圈：地平圈； 原點：南點；始圈：午圈； 緯度：高度； 經度：方位 (0到360度，自南點向西沿地平圈度量）。,圖1-14 地平坐標系的圓圈系統：地平圈上4個相距90的點：東、南、西、北點；得到子午圈（過南、北點）和卯酉圈（過東、西點）。,圖1-15 天體的地平坐標：高度和方位,3、第一赤道坐標系(也

10、稱時角坐標系) 用途：用于時間度量； 圓圈系統：天赤道，子午圈和六時圈； 基本要點： 基圈：天赤道；原點：上點； 始圈：午圈；緯度：赤緯； 經度：時角（經圈改稱時圈）自上點沿天赤道向西度量（為使天體的時角“與時俱增 ”）。,圖1-16(上) 第一赤道坐標系的圓圈系統。天赤道上4個相距90的點：東、西、上、下點；得到子午圈和六時圈。,圖1-17（下） 天體第一赤道坐標系：赤緯和時角,4、第二赤道坐標系 用途：表示天體在天球上的位置； 圓圈系統：天赤道，二分圈和二至圈； 基本要點： 基圈：天赤道；原點：春分點； 始圈：春分圈；緯度：赤緯； 經度：赤經，自天赤道向東度量（為使春分點沿天赤道向東度量，

11、即當時的“恒星時”）。,圖1-18（下） 第二赤道坐標系的圓圈系統。天赤道上4個相距90的點：二分點和二個無名點；得到二分圈和二至圈。,圖1-19（上） 天體第二赤道坐標系：赤緯和赤經,5、黃道坐標系 用途：表示日月行星的位置及其運動； 圓圈系統：黃道，無名圈（通過春分點的黃經圈）和二至圈； 基本要點： 基圈：黃道；原點：春分點； 始圈：無名圈；緯度：黃緯； 經度：黃經，自春分點沿黃道向東度量（為使太陽的黃經“與日俱增”）。,圖1-20（上） 黃道坐標系的圓圈系統。黃道上4個相距90的點：二分點和二至點；得到無名圈和二至圈。,圖1-21（下） 天體的黃道坐標系：黃緯和黃經,6 各種天球坐標的區(qū)別和聯系, 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤緯，方位不同于時角； 二者的具體差異與當地的緯度有關； 仰極高度、天頂赤緯與當地緯度相等體現地平系統與第一赤道系統的關系。,6、各種天球坐標的區(qū)別,地平座標系和第一赤道坐標系,赤經和黃經都向東度量，有共