第一章 天球坐标系与时间计量

null第一章 第一章 天球坐标系与时间计量§1.1 地球自转和天体的周日视运动 当我们观察星空，辨认星座时，会发现所有的恒星都象太阳、月亮一样，有着东升西落的运动。§1.1 地球自转和天体的周日视运动 由于这种运动每天有规律地重复出现，故称为天体的周日视运动。 恒星周日视运动的轨迹称为周日平行圈。在周日视运动的过程中，恒星之间的相对位置和星座的形状基本上看不出变化。 天体周日视运动是地球自转的反映。null天球（天穹 ）： 天球是一个假想的球。它是以观测者为球心，半径很大的球。以地球为中心的天球称为地心天球。以太阳为中心的则称为日心天球。 天体在天球上的位置，可以用球面坐标（如经纬度）来表示。如果再加上天体离开我们的距离，就给出了天体在空间的确定坐标。null 将地球自转轴延伸，与天球相交于 P, P′，轴 P, P′ 即为天轴。 大圆 QQ′ 与地球赤道在同一平面，称为天赤道。 点 P 与地球北极对应，称为北天极， P′与地球南极对应，称为南天极。null 天球上所有的恒星都在24小时（地球自转一周）内绕天轴旋转一周形成周日平行圈，因此所有的周日平行圈都是平行的。 恒星离天极越近，周日平行圈的半径就越小，最大的周日平行圈就是天赤道。 北极星（即小熊座 α 星）离北天极很近，所画的周日平行圈半径极小，几乎可以认为是不动的，因而被称之为北极星。 北极星实际上并不是固定的。南天极附近没有相应的南极星。null南极天空的恒星周日平行圈轨迹null乞力马札罗山上的星光null北极天空的恒星周日平行圈nullnull 由于地轴的进动，天极不能固定在某一个位置，而是在天球上绕一小圆缓缓移动，大约26000年移动一周。null 现在的北极星为小熊座 a，公元前3000年为天龙座 a，公元14000年，织女星（天琴座 a）将成为北极星。 §1.2 天球坐标系 决定天体在天球上的位置和决定地面上一点的位置所用的方法是相同的，都是采用球面坐标系。§1.2 天球坐标系 在天球上选取两个互相垂直的大圆，称之为球面坐标系的基本圈。其中一个大圆相当于直角坐标系的X 轴，另一个大圆则相当于 Y 轴。nullnull 通过天球中心与观测点作与该点重力方向平行的直线ZOZ′，Z 点正好在观测者头顶，称为天顶。对应点 Z′ 则称为天底。 通过天球中心 O 作一平面和 ZZ′ 垂直,在天球上截出的大圆称为真地平。null 通过北天极 P 和天顶Z的大圆 PZSZ′N称为天子午圈，它和真地平相交于点 N 和S。靠近北天极 P 的 N点称为北点，和它相对的 S 点称为南点。 观测者面向北时，右边距 N、S 各900的点 E 为东点，与之对应的 W 点为西点。E、W 点正好是天赤道与真地平的交点。 E、S、W、N 合称四方点。null 通过天顶和东西两点的大圆 ZWZ′E 称为卯酉圈。 通过天球中心 O 作一平面和地球公转轨道平面（即太阳周年视运动轨道平面）平行，称为黄道面，它和赤道面的交角（黄赤交角）约为 23027′ 。 每个观测点都有自己的天顶，真地平，子午圈和卯酉圈。null 黄道面在天球上截出的大圆称为黄道。 黄道上距春分点 90 °且在赤道以北的点称为夏至点，与之对应的点称为冬至点。 黄道也有两个极，靠近北天极 P 的黄极 K 称为北黄极，靠近南天极 P′ 的为南黄极 K′。 黄道和赤道的相交点称为春分点和秋分点。nullnull1. 地平坐标系 取真地平为基本圈，基本轴为天顶与天底的连线。南点S为原点（也可取北点 N 为原点），这样建立的坐标系称为地平坐标系。null 天体 M 的第一坐标为弧 SM′，称为地平经度（方位角），记为A。从南点S起，分别向西（规定为正）和向东度量。由 00到±1800。 E 点的经度为 -900，W 点的经度为 900。弧 MM′ 为天体的第二坐标，称为地平纬度（或高度），记为 h。由真地平向上为正，向下为负。从 00 到 ±900。null 地平坐标系比较直观。只要找到北天极，就可以确定地平坐标系的基本圈和基本点。 但是，地平坐标系显然与观测者的地理位置有关。每个观测点都有自己的基本圈和基本点。 由于天体的周日视运动，天体的地平坐标随时间在不断变化之中。null2. 赤道坐标系 取天赤道为基本圈，基本轴为天轴。基本点为春分点和秋分点，夏至点和冬至点。 天体 M 的坐标为赤经 a 赤纬 d。赤经从春分点起算，由西向东度量，从00到3600，或者从0h到24h，换算关系为 1h = 150 ， 1m = 15ˊ， 1s = 15〞赤纬从赤道起算，分别向北和向南，±900 。 null 赤道坐标系没有地平坐标系那样直观。我们凭感官无法判断天赤道在天球上的位置，也无法判断春分点的位置。 但是，天体的赤道坐标与观测者的地理位置无关，对任何地点都是相同的。 并且，由于春分点随着天体一起作东升西落的周日视运动，天体的赤道坐标不会因为周日视运动而改变。 在天文学中更多使用的是赤道坐标系。null3. 黄道坐标系 取黄道为基本圈，基本轴为北南黄极的连线。基本点也是春分点。天体 M 的坐标为黄经 λ和黄纬β。 黄道坐标系主要用于描述太阳系天体的运动。天体在不同坐标系中的坐标可以互相转换。还可以取银河坐标系。§1.3 天体的周日视运动 天体的周日视运动现象，随观测点和时间的变化而变化。1. 不同纬度处的周日旋转 在地球上纬度不同的地方，可以观察到的天体情况是不同的。§1.3 天体的周日视运动null观测者位于地球两极（f = 900 ） 天极 P 与天顶 Z 重合，天赤道与真地平重合。所有恒星的周日平行圈都和真地平平行，所有恒星都不升不落，且高度不变。 null 北极的观测者只能看到北半天球的恒星，南半天球的恒星完全看不到; 南极的观测者只能看到南半天球的恒星，北半天球的恒星完全看不到。null观测者位于地球赤道（f=00 ） 北天极P位于真地平的北点N，南天极Pˊ位于真地平的南点S。天赤道通过天顶Z。所有恒星的周日平行圈都和真地平垂直。 全天的恒星都可以看见。每天有12小时看得见，12小时看不见。null观测者位于两极和赤道之间（ 00 < f< 900 ） 天轴和地平有倾角f，恒星的周日平行圈和地平有倾角 900 – f。 当观测者在北极附近时，北天极 P 靠近天顶Z，周日平行圈和地平的交角很小。能看到的南天恒星很少。null 当观测者向赤道方向移动时，天极 P 的高度逐渐下降，周日平行圈和地平的交角逐渐增大，可以看到的南天恒星也逐渐增多。 类似可以讨论南极附近的情形。null2. 永不落的天体和永不升起的天体 设观测者位于地球北半球，纬度为 f。以北天极 P 为中心，PN 为半径画小圆，则所有在球帽 PN 内的天体永不下落，因为它们的周日平行圈始终位于地平之上。 以南天极 P′ 为中心，P′S 为半径画小圆 P′S，则所有在球帽 P′S 内的天体永不升起，因为它们的周日平行圈始终位于地平之下。null 在小圆 PN 和 P′S 之间的天体，周日平行圈的一部分在地平之上，另一部分在地平之下。所以有升有落。 天赤道以北的天体，周日平行圈的大部分位于地平之上，所以每天在地平线以上的时间超过12小时。每天从东北方升起，在西北方落下。 天赤道以南的天体情况正好相反，所以每天在地平线以上的时间少于12小时。每天从东南方升起，在西南方落下。null 对于天赤道上的天体，由于地平面平分天赤道，所以周日平行圈的一半位于地平之上，一半位于地平之下。 天体有12小时在地平之上，12 小时在地平之下。每天从东点升起，在西点落下。§1.4 地球公转和星空周年变化 很早以前，人们就注意到，太阳除了作周日视运动外,还作周年视运动，即相对于恒星，太阳由西向东移动，每年在天球上沿黄道移动一周。§1.4 地球公转和星空周年变化 通过长期观测研究，人们认识到这是地球公转的反映。null 地球绕太阳公转，我们的感觉似乎是太阳绕着地球旋转。null 当地球绕太阳沿 a、b、c、d 旋转一周时，我们看到的似乎是太阳绕着地球沿 C、D、A、B 旋转了一周。 太阳在天球上移动的方向和地球公转的方向是一致的，即由西向东转。 当地球位于 a 点时，我们看到太阳是位于星座 C 的方向，由于太阳的照耀，星座 C 的天体被淹没。null 在地球上用肉眼无法看到星座 C 的天体。它和太阳同时东升西落。星座 A 与太阳方向相反，太阳落下后它正好升起，因此晚上可以看见。 当地球运行到 b 点时，晚上可以看见星座 B 的天体，而星座 D 的天体由于和太阳同时东升西落无法用肉眼看到。 由于地球的公转，我们每天晚上看到的星座都略有不同。在短时间内，这种变化难以察觉，长时间的变化则很明显。nullnull 夏天晚上看到的星座和冬天晚上看到的星座完全不同。在夏天，晚上可以看到织女星和牵牛星，而在冬天，晚上则可以看到全天最亮的恒星——天狼星，以及猎户座大星云。春夜狮子赶天狼，夏夜牛郎会织女，秋夜仙女骑飞马，冬夜猎户斗金牛。null一年的不同时间在地球上能看到的黄道星座。null夏季星空天津四null 金牛座中的蟹状星云，1054年超新星爆发遗迹。null蟹状星云null猎户座星云null猎户座星云null猎户座大星云null猎户座反射星云null猎户座中的马头星云null近看马头星云更近些看马头星云更近些看马头星云null银河系和哈雷彗星null银河系全貌null银河夏季大三角织女 (天琴座 a)，牛郎 (天鹰座 a)，天津四 (天鹅座 a )null法国阿尔卑斯山上空的银河系。null长城嘉峪关的日全食：2008年8月1日§1.5 时间的计量时间的计量是天文学的一个基本课MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714043483254_1。 我国的国家授时中心（原陕西天文台）是专门进行测时、守时、授时的机构。 国际计量局 BIPM（国际时间局）负责为全世界提供 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 时间。什么是时间？§1.5 时间的计量null时间是物质运动延续性的度量。 为了计量时间，必须观测物质的某种运动。没有物质的运动，就没有时间的计量。以不同的物质运动为依据，就产生了不同的计时系统。 以天体的运动为依据，我们有恒星时、太阳时等计时系统。其他计时系统有历 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 时、力学时、原子时、协调世界时。nullnull古代计时工具：日晷null铜壶漏刻报时装置沙漏滴漏null浑仪 圭表null水运仪象台 燕肃莲花漏香漏null水运仪象台的内部结构null西汉漏刻 红木星图节气天文钟 null美国国家标准局的铯原子钟NIST F-1中科院国家授时中心的铯原子钟nullnullnullnullnull恒星时 春分点连续两次通过某观测地子午圈的时间间隔称为一个恒星日。这种由春分点的周日视运动确定的时间计量系统称为恒星时计时系统。1 恒星日 = 24恒星时 1 恒星时 = 60恒星分 1 恒星分 = 60恒星秒null 恒星时只在天文工作者中使用。在日常生活中，自古以来都是用昼夜交替，即太阳的周日视运动来计算时间的。也就是太阳时。 太阳两次通过子午圈的时间间隔称为一个真太阳日。一个太阳日包括了地球自转和公转的效应。1 真太阳日 = 24 真太阳时 1 真太阳时 = 60 真太阳分 1 真太阳分 = 60 真太阳秒null地球每 365天绕太阳旋转 ，平均每天在黄道上移动约 。 因此，太阳日要比恒星日稍长。相差约 4 分钟。null 太阳在黄道上的运动不是均匀的，因此真太阳日的长度不是固定的，不宜作为计量时间的单位。 假设一个在黄道上作匀速运动的辅助点，其运行速度等于太阳在黄道上的平均速度，并且和太阳同时经过远地点和近地点。相当于把地球的公转匀速化。null 在天赤道上引入作匀速运动的第二辅助点，其运行速度和黄道上的第一辅助点速度相同，并且同时通过春分点。 这第二个辅助点称为平太阳，它在天球上的运动是均匀的。 由此决定的计时系统称为平太阳时，简称平时。 日常使用的就是平时。null1 平太阳日 = 24 平太阳时 1 平太阳时 = 60 平太阳分 1 平太阳分 = 60 平太阳秒 地球上不同地理经度的两点有各自的子午圈，因而得到的时间也不同。 恒星时、真太阳时或平太阳时具有地方性，称为地方时。 按平太阳计量得到的时间就称为地方平时。null 英国的 Greenwich 为地理经度的起算点（本初子午线），因此， Greenwich 的地方时被称为世界时。 为了日常使用方便，1884年采用加拿大铁路工程师Fleming 的建议，将整个地球分为24个时区，每150为一个时区，时差为1小时。同一时区使用同一时间，称为区时。null 我国地跨5个时区，但统一使用东8时区标准时间，即北京时间。 美国本土使用东部、中部、山地、太平洋和阿拉斯加时间等5个时间。夏威夷使用自己的时间。 东经1800 线规定为日期变更线，由西向东越过此线时，日期重复一天，而由东向西越过时则要略去一天。null世界各国时区示意图nullnull国际日期变更线附近的国家 汤加和萨摩亚位于同一时区，但位于日期变更线的两侧，故汤加的日期比萨摩亚要早一天，即先进入新世纪。 基里巴斯是新的一天最先开始的国家。1月1日12月31日null 平太阳在天球上作周年视运动，连续两次通过春分点的时间间隔称为一个回归年。一回归年的平均长度为 365.2422 平太阳日。回归年长度短于恒星年。 1582年教皇格里高利13世采纳意大利医生利里奥的改历建议，将当年10月5日到10月14日一笔勾销。改革后称为格里历，即目前通用的公历，一年分为12个月，平年365天，闰年366天。每4年置1个闰年，但在400年中要去掉3个闰年。400年的平均年长度为365.2425日。经过3300多年后和回归年相差一天。 年和日之间不是简单关系。这给制订历法带来了困难。公元前46年罗马最高统治者儒略·凯撒邀请在亚历山大的希腊天文学家索西琴尼制定新历，称为儒略历。但儒略历误差较大，到1582年，春分点已经提前到3月11日。null农历 中国的农历是一种阴阳历，已经有几千年的历史。农历的年以回归年为依据，农历的月以月相盈亏为依据。 朔望月的平均周期为 29.53059 日，因此农历设大月 30 天，小月 29 天，但大小月不固定。 12 个朔望月的长度为 354 日或 355 日，和回归年不能通约，调节的方法是设置闰月。置闰有一定规则，比较复杂。 24 个节气则根据太阳在黄道上的位置确定，每 15°设一个节气。null 恒星时或平太阳时是建立在天体的周日视运动基础上的。而天体的周日视运动是地球自转的反映。 历书秒的秒长规定为1900年1月0日12时的回归年长度的 1/31556925.9747，86400 历书秒定义为1历书日。从1960年起采用。历书时以地球公转为基准。 观测表明，地球的自转不是均匀的。由此建立的地方平时也不是均匀、准确的。 科学技术的发展需要更加稳定、精确的时间计量系统。null 原子时（TAI）的秒长定义为海平面上銫原子Cs133基态在零磁场下的跃迁辐射9192631770Hz所经历的时间。 The second is the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of Cesium 133 atom. 由此建立的计时系统即为原子时，1972年1月1日0时启用。并追溯到1958年1月1日0时。null2006~2007年，叶军研究小组做成一台世界上最准确的锶原子光钟 (optical atomic clock)，每7000万年仅误差1秒，精度超过了目前存放于美国国家标准和技术局的铯原子钟，并有望取代铯原子钟成为世界新的计时标准。叶军：美国科罗拉多大学物理学教授、美国国家标准和技术局（NIST）与科罗拉多大学联合实验天体物理实验室（JILA）研究员。null力学时 1976年国际天文学联合会规定，从1984年起用力学时取代历书时。规定原子时的1977年1月1日0时对应于力学时的1977年1月1.0003725日。 天文台测定时间称“测时”，把时间 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 在原子钟上称“守时”，通过电台等发布时间称“授时”，统称时间服务。 力学时主要用于计算天文年历和天体的动力学理论研究。null协调世界时 Coordinated Universal Time，UTC 协调世界时UTC的秒小数为原子时，以原子振荡周期为基准，是均匀稳定的；秒、分、时为世界时，以地球自转周期为基准，不是均匀稳定的。 两者的差别通过每年6月30日或12月31日的跳秒加以调整。