《天球坐標(biāo)》word版

1、.天 球 坐 標(biāo)一、天球坐標(biāo) 1航用天體navigational celestial body日、月、星辰以及宇宙中其它聚集的自然物質(zhì)統(tǒng)稱為天體celestial body。航用天體：用于航海定位的,太陽、月亮、四大行星和159顆恒星。1太陽系太陽和環(huán)繞它運(yùn)行的所有天體所構(gòu)成的龐大系統(tǒng)稱為太陽系solar system。 太陽the Sun 行星Planets九大行星，按照與太陽間隔 由近到遠(yuǎn)的順序排列，依次為水星Mercury、金星Venus、地球Earth、火星Mars、木星Jupiter、土星Saturn、天王星Uranus、海王星Neptune、冥王星Pluto。 四大航用行星：金星最

2、亮，光色輝青；其次是木星，銀白色；火星第三，略呈紅色；土星較暗，呈橙黃色。 月球月球是離地球最近的天體，亮度僅次于太陽，是太陽系中僅能用于航海定位的天然衛(wèi)星。2恒星Star恒星有自行proper motion現(xiàn)象。2天球上的根本點(diǎn)、線、圈1天球celestial sphere天球：以地心為球心，以無限長為半徑所作的球面。天體視位置：延長地心與天體中心的連線交于天球球面上的一點(diǎn)。2天球根本點(diǎn)、線、圈 天軸和天極celestial axis & celestial poles天極：地軸兩端無限延長到天球上，與天球相交兩點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于地北極的一點(diǎn)稱天北極PN ，對(duì)應(yīng)于地南極的一點(diǎn)稱天南極PS ，

3、連接PN與PS的直線稱天軸。 天赤道celestial equator天赤道：地球赤道平面無限的擴(kuò)展到天球上，與天球相交成的大圓稱。天赤道把天球等分成北天半球和南天半球。天赤道上任意一點(diǎn)到天兩極的球面間隔 為90°。 測(cè)者天頂observer¢s zenith、天底nadir和真地平celestial horizon測(cè)者鉛垂線plumb line無限伸長到天球上，相交于天球兩點(diǎn)，一點(diǎn)是測(cè)者天頂；一點(diǎn)是測(cè)者天底。測(cè)者真地平：與測(cè)者鉛垂線互相垂直的大圓面。把天球等分為上天半球和下天半球。測(cè)者真地平上任意點(diǎn)到天頂和天底的球面間隔 為90°。 測(cè)者子午圈 cbserver

4、¢s meridian和格林子午圈Greenwich meridian測(cè)者子午圈：過測(cè)者天頂、天底和兩天極的大圓。兩天極之間包含測(cè)者天頂?shù)陌雮€(gè)大圓稱測(cè)者午圈upper branch of observer¢s meridian；兩天極之間包含測(cè)者天底的半個(gè)大圓稱測(cè)者子圈lower branch of observer¢s meridian。格林子午圈：過格林天頂、天底和兩天極的大圓稱。兩天極之間包含格林天頂?shù)陌雮€(gè)大圓稱格林午圈upper branch of Greenwich meridian；兩天極之間包含格林天底的半個(gè)大圓稱格林子圈lower branch o

5、f Greenwich meridian。 天體方位圈vertical circle天體方位圈：過天頂、天底和天體的半個(gè)大圓，它們都垂直于測(cè)者真地平，又稱垂直圈。過東、西兩點(diǎn)的方位圈稱東西大圓prime vertical circle，又稱卯酉圈，它與測(cè)者子午圈垂直方位基點(diǎn)方位基點(diǎn)cardinal points又稱四方位點(diǎn)。測(cè)者子午圈與真地平相交兩點(diǎn)，靠近天北極PN的一點(diǎn)稱真地平的北North point，用N表示；靠近天南極PS的一點(diǎn)稱真地平的南south point，用S表示。真地平與天赤道相交兩點(diǎn)，分別是真地平的東點(diǎn)east point和西點(diǎn)west point，分別用E和W表示。四個(gè)方

6、位基點(diǎn)又將真地平分成NE、NW、SE、SW四個(gè)象限，每一個(gè)象限為90°。 黃道ecliptic地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道平面與天球相交成的大圓稱黃道，黃道與天赤道成23°27¢.0的交角，稱黃赤交角e。天赤道與黃道在天球上相交兩點(diǎn)，一點(diǎn)稱春分點(diǎn)vernal equinox，一點(diǎn)稱秋分點(diǎn)dautumnal equinox。 天體時(shí)圈Hour circle和春分點(diǎn)時(shí)圈hour circle of vernal equinox過兩天極和天體的半個(gè)大圓稱天體時(shí)圈。過兩天極和春分點(diǎn)的半個(gè)大圓稱春分點(diǎn)時(shí)圈。 仰極elevated pole和俯極 depressed pole測(cè)者真地平

7、以上的天極稱仰極，或者與測(cè)者緯度同名的天極仰極高度等于測(cè)者緯度。真地平以下的天極稱俯極。 天體赤緯圈parallel of declination過天體和天赤道平行的小圓稱天體赤緯圈，也稱天體周日平行圈。 3天球坐標(biāo)celestial coordinates 天球坐標(biāo)是以球面上兩個(gè)互相垂直的基準(zhǔn)大圓的交點(diǎn)作為起算點(diǎn)。 1第一赤道坐標(biāo)系first celestial equator system of coordinates兩個(gè)基準(zhǔn)大圓：天赤道和格林午圈或測(cè)者午圈原點(diǎn)：交點(diǎn)QG 或Q基準(zhǔn)極：天北極PN。兩個(gè)輔助圓：天體時(shí)圈和天體赤緯圈，其交點(diǎn)是天體。坐標(biāo)：時(shí)角和赤緯，又稱時(shí)角坐標(biāo)。縱坐標(biāo)值-天體

8、赤緯declination，或Dec定義：天赤道與天體中心在天體時(shí)圈上所夾的大圓弧，自天赤道起沿天體時(shí)圈向北或向南量至天體中心，范圍在0°90°之間。天體在北天半球的，其赤緯的命名為北N；天體在南半天球的，赤緯的命名為S。極距polar distance，p：天體中心與仰極在天體時(shí)圈所夾的弧距。自仰極起沿天體時(shí)圈量至天體中心，范圍為0°180°之內(nèi)。p 90° 橫坐標(biāo)值-a. 天體格林時(shí)角Greenwich hour angle，tG或G.H.A 定義：格林午圈與天體時(shí)圈在天赤道上所夾的孤長或在仰極處所夾的球面角度量方法：是從格林午圈沿天赤道向

9、西度量到天體時(shí)圈的大圓弧距，范圍在0°360°之間 b.天體地方時(shí)角local hour angle, t或L.H.A定義：測(cè)者午圈與天體時(shí)圈在天赤道上所夾的弧距，或測(cè)者午圈與天體時(shí)圈在仰極處所夾的球面角。度量方法分為：圓周法：從測(cè)者午圈開場(chǎng)沿天赤道向西量至天體時(shí)圈，計(jì)算范圍0°360°，不需命名半圓周法：從測(cè)者午圈開場(chǎng)沿天赤道分別向東或向西量至天體時(shí)圈，計(jì)算范圍0°180°，必需命名為E或W。半圓地方時(shí)角與圓周地方時(shí)角的關(guān)系：當(dāng)t180°時(shí)，圓周時(shí)角等于半圓時(shí)角。當(dāng)t180°時(shí)，用360°減去該天體的地

10、方時(shí)角，變?yōu)闁|行半圓時(shí)角。如當(dāng)t360°時(shí)，要從t中減去360°，所得值仍為西行時(shí)角。如c. 天體圓周地方時(shí)角與天體格林時(shí)角的換算關(guān)系： 2 第二赤道坐標(biāo)系second celestial equator system of coordinates基準(zhǔn)大圓：天赤道和春分點(diǎn)時(shí)圈基準(zhǔn)點(diǎn)：春分點(diǎn)，所以也稱為春分點(diǎn)坐標(biāo)系。輔助圓：天體赤緯圈和天體時(shí)圈。坐標(biāo)值：縱坐標(biāo)值天體赤緯和極距p，橫坐標(biāo)值：天體赤經(jīng)right ascension 天體赤經(jīng)right ascension，或RA定義：由春分點(diǎn)開場(chǎng)起算，沿天赤道向東量到天體時(shí)圈，范圍在0°360°之間；天體共軛赤

11、經(jīng)sidereal hour angle，¢或SHA：由春分點(diǎn)開場(chǎng)起算，沿天赤道向西量到天體時(shí)圈，范圍在0°360°之間。 ¢ 360° 天體時(shí)角與赤經(jīng)和共軛赤經(jīng)之間的關(guān)系表達(dá)式： 3地平坐標(biāo)系Horizon system of coordinates 基準(zhǔn)大圓：測(cè)者真地平圈和測(cè)者子午圈坐標(biāo)原點(diǎn)：兩大圓的交點(diǎn)N點(diǎn)和S點(diǎn)。橫向輔助圓：天體高度平行圈parallel of altitude縱向輔助圓：天體方位圈 坐標(biāo)值：天體高度和方位 縱坐標(biāo)值-天體高度altitude，h或ALT定義和度量方法：是由測(cè)者真地平圈起，沿天體方位圈量到天體中心的大圓弧

12、距，范圍在0°90°之內(nèi)。天體在上半天球，天體高度為正；天體在下天半球，天體高度為負(fù)。天頂距zenith distance， z：由測(cè)者天頂起，沿天體方位圈量到天體中心的弧距，范圍在0°180°之內(nèi)。同一個(gè)天體的高度和天頂距的關(guān)系：z=90°-h 橫坐標(biāo)值-天體方位azimuth，A定義和度量方法：a. 圓周法從北N點(diǎn)開場(chǎng)北半球測(cè)者從子圈，南半球測(cè)者從午圈，沿真地平圈順時(shí)針量到天體方位圈的大圓弧距，范圍在0°360°之間?；蛘咴跍y(cè)者天頂處，測(cè)者子圈與天體方位圈所夾的球面角。b.半圓周法從北N點(diǎn)北半球測(cè)者或從南S點(diǎn)南半球測(cè)者開

13、場(chǎng)，沿真地平圈分別向東或向西量到天體方位圈，范圍在0°180°之間。量取的方位必需命名，北半球測(cè)者命名為NE或NW；南半球測(cè)者命名為SE或SW。c. 天體方位的圓周法與半圓周法的關(guān)系二、天球坐標(biāo)變換1. 天文球面三角形求天體高度h和天體方位A的兩種方法： 天球作圖由?航海天文歷?nautical almanac查得赤道坐標(biāo)值：天體赤緯和天體格林時(shí)角tG，通過與測(cè)者推算船位的換算求得天體地方時(shí)角t。把測(cè)者緯度jc，天體赤緯和天體地時(shí)角t，作為條件，通過作圖，可以近似的量取地平坐標(biāo)值天體高度h和天體方位 A。 公式計(jì)算根據(jù)條件，利用天文球面三角形nautical astrono

14、mical triangle 邊角之間的關(guān)系式，準(zhǔn)確的計(jì)算出天體高度h和天體方位A。 （1） 球坐標(biāo)變換conversion of coordinates或稱天球作圖三種： 測(cè)者子午面天球圖diagram on the plane of the celestial meridian以測(cè)者子午圈平面所繪制的天球圖，表示天體高度和天體方位比較直觀。 測(cè)者真地平平面圖diagram on the plane of celestial horizon以測(cè)者真地平平面所繪制的天球圖，表示天體高度和天體方位最為直觀 天赤道面平面圖diagram on the plane of celestial equa

15、tor以天赤道平面所繪制的天球圖，表示天體高度和天體方位最不直觀 2天文球面三角形nautical astronomical triangle 定義：天文球面三角形是由測(cè)者午圈、天體時(shí)圈和天體方位圈在天球上所構(gòu)成圖形三個(gè)角頂：仰極PN、天頂Z和天體B。 三個(gè)內(nèi)角： 天體半圓方位角A PNZB； 天體半圓地方時(shí)角t ZPNB；天體位置角X PNBZ。 三條邊： 余緯90°j； 極距90°；天頂距 z 90°h。3求天體計(jì)算高度和計(jì)算方位 天體計(jì)算高度和計(jì)算方位公式余弦公式： 四聯(lián)公式 ： 變換公式 解算天文三角形時(shí)的本卷須知 a. 測(cè)者緯度j，不管是北緯還是南緯，一律取正值； b. 天體赤緯，與測(cè)者緯度同名時(shí)取正值；與測(cè)者緯度異名時(shí)取負(fù)值； c. 天體地方半圓時(shí)角t，不管是東行的還是西行的，一律取正值； d. sinh值為正時(shí)，高度h取小于90°的正值；sinh值為負(fù)時(shí)，高度h取小于90°的負(fù)值，即為負(fù)高度； e. 天體方位A為半圓方位角，取值范圍在0°180°之內(nèi)，第一名稱與測(cè)者緯度同名，第二名稱與半圓地方時(shí)角同名。 利