天球坐标和时间计量

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1、1天文系周礼勇普通天文学天球坐标和时间计量天球坐标和时间计量第二章ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU第二章 天球坐标和时间计量星空天球几种天球坐标系周日视运动周年视运动时间及其计量历法天体位置的变化和归算ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU认识星空冬季星空，南天ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU认识星空冬季星空，北天ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU认识星空ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU认识星空更多星空图可见(例如)： http:/csep10.phys.utk.

2、edu/astr161/lect/time/maps.html2ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座北美印第安人的岩画原来是星象图！ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座利用星座来划分星空，辨认星星。ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座Orion by J. Hevelius (1690)ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座卡尔 萨根关于星座 （英文） 关于星座和黄道 （ ms意大利文）ZHOU, Li-YongAstro

3、n. Dept. NJU星座星座有边界，用来划分星空。 此图为大熊座。同一星座内的恒星，按照其亮度顺序命名。3ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座“冬季大三角 ”及其附近星座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座辨认星座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU星座Vincent Van Gogh - Starry Night Over the Rhone Large MousepadThe Cafe Terrace on the place du Forum

4、, Arles, at night绘画艺术中的星座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU第二章 天球坐标和时间计量星座天球几种天球坐标系周日视运动周年视运动时间及其计量历法天体位置的变化和归算ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球Celestial Sphere4ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球概念人眼因为 “视差 ”(parallax)效应产生立体效应比邻星离地球的距离约为4.22光年。那么，比邻星对人眼、地球半径、地球绕日轨道的张角分别是多少？星空是扁平的比邻星Proxima Centauri APOD 200

5、5 Dec. 4ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球概念Star trails around South Celestial Pole (Gemini Observatory, Chile)ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球概念Kilimanjaro APOD 2004 September 11Vienna APOD 2005 July 14ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球概念南十字 APOD (2004 July 8)ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球特点无大小（深度）中心

6、可以任意选取地面上所有平行的方向在天球上交于一点天球上任意两点的距离是大圆弧长站心天球 topocentric地心天球 geocentric日心天球 heliocentricZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈天顶天底天顶 zenith铅锤线天底 nadir地平 horizon真地平得视地平5ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈天顶天底北天极南天极天极 celestial pole地球自转轴天赤道 celestial equator地球赤道ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球

7、上的基本点和基本圈天赤道和天极ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈天顶天底北天极南天极天子午圈celestial meridian四方点cardinal points北点南点西点东点ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈天顶天底北天极南天极天卯酉圈prime vertical北点南点西点东点天卯酉圈、天子午圈、地平圈互相垂直ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈黄道 eclipticZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本

8、圈6ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈北天极南天极黄道ecliptic黄极Ecliptical pole二分点Vernal (spring) equinoxAutumn (fall) equinox二至点Summer solsticewinter solstice春分点秋分点夏至点冬至点北黄极南黄极ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈黄道与赤道ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球上的基本点和基本圈北黄极、南黄极近北点、近南点北天极、南天极东点、西点北点、南点天顶、天底天球中

9、心KKQQPPWESNZZO,WKEQKPPZZO SNQ春分点秋分点夏至点冬至点两分两至点如左图ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU第二章 天球坐标和时间计量星座天球几种天球坐标系周日视运动周年视运动时间及其计量历法天体位置的变化和归算ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系ACBABMRRBCBABAOBXYO(, )PxyYX二维坐标第一坐标线（经线）第二坐标线（纬线）左旋或右旋ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系zhNZSMRRZ地平坐标系真地平作基本圈北点作为基本点AA 方位角 (地平

10、经度 )Azimuthh 高度角 (地平纬度 )Altitudez 天顶距z=90o-h7ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系时角坐标系赤道作基本圈天赤道与子午圈交点的近南点作为基本点t 时角Hour angle 赤纬Declinationp 极距p=90o- ZtQPQTRRPN赤经圈 /时圈赤纬圈(天顶 )北天极的高度 等于该地的地理纬度ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系赤道坐标系赤道作基本圈春分点作为基本点 赤经Right Ascension 赤纬Declinationp 极距p=90o- ZQPQTRRP

11、ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU常用的天球坐标系KQKPPOQ春分点秋分点夏至点冬至点黄道坐标系黄道作基本圈春分点作为基本点 黄经Ecliptic longitude 黄纬Ecliptic latitudeZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球坐标系的变换PzhNZSMZATOtQ地平坐标系 与 时角坐标系PZ天文三角形利用天文三角形，可以求出两个坐标系之间相互转换的公式ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球坐标系的变换赤道坐标系 与 黄道

12、坐标系QPQTPLKKOKP取三角形利用该三角形，可以求出两个坐标系之间相互转换的公式8ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球坐标系的变换X坐标变换的旋转矩阵方法SZOcos coscos sinsinxyz = xXYzy球面坐标系与直角坐标系ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球坐标系的变换P123ZXZO O-XYZ-XYZ ：绕 轴旋转角度绕 轴旋转角度绕 轴旋转角度-X坐标变换的旋转矩阵方法Zcos coscos sinsinxyz = XY直角坐标系的旋转SOxzyZXY213O-XYZ O-XYZ可以通过坐标旋转 得到321ZX

13、Z O-XYZ O-XYZ：绕 轴旋转角度绕 轴旋转角度绕 轴旋转角度-ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU天球坐标系的变换Ox坐标变换的旋转矩阵方法XYXYyxyZcos sinsin coscos sin 0sin cos 0001xx yyx yzzx xyyzz=+ += += = O-XYO-XYZ Z是由绕 轴旋转角度 得到写成矩阵形式()cos sin 0sin cos 0001ZR=()cos 0 sin01 0sin 0 cosYR =()10 00cos sin0sincosXR =因此可以得到三个旋转矩阵如下ZHOU, Li-YongAstron.

14、 Dept. NJU第二章 天球坐标和时间计量星座天球几种天球坐标系周日视运动周年视运动时间及其计量历法天体位置的变化和归算ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动北极周日视运动9ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动北半球某处的周日视运动a.m.: ante meridiem p.m.: post meridiemZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动太阳在二分

15、二至日的周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动英仙座仙后座仙王座小熊座大熊座ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动赤道上的周日视运动10ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动天球上的一些点的周日视运动子午圈总是通过正北点、天顶和正南点. 天顶高度永远是90度. 天极的高度 = 观测者地理纬度. 天赤道在子午圈上的高度 = 90度 观测者地理纬度.天赤道永远和地平圈交于正东点与正西点. 天赤道与地平圈之间的夹角 = 90 -观测者地理纬度. 恒星在与天赤道平行的圈上运行. ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. NJU周日视运动ZHOU, Li-YongAstron. Dept. N