天文学汇总
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以观测者所在地为中心点,所在地的地平线作为基础平面,将天球适当的分成能看见的上半球和看不见(被地球本身遮蔽)的下半球。上半球的顶点(最高点)称为天顶,下半球的顶点(最低点)称为地底。
地平座标系统的参数: 高度角(Alt),有时就称为高度或仰角,是天体和观测者所在地的地平线的夹角。 方位角(Az),是沿者地平线测量的角度(由正北方为起点向东方测量)。 地平坐标系相关名词解释
上升:当天体的方位在0°~180°之间(北方—东方—南方,亦即子午线之东) 下降:当天体的方位在180°~360°之间(南方—西方—北方,亦即子午线之西) 但在下面的特殊位置则例外:
在北极点,因为天顶就是北天极,所有的方向都是南方,所以无法定出方位。 在南极点,地面上所有方向都是北方,一样无法定出方位。
在赤道,位于极点的天体会固定不动的永远停留在地平线上的那一个点。(但实际上由于天极很接近地平线,在该处天体未必能直接看到)
需要注意的是:前面所考虑的是理论上的几何地平,即不考虑地球大气层对天体位置的影响,让观测者的地平线完全以理想的海平面构成。因为地球有弧度,实际上看见的视地平面会随着观测者的高度增加而降低(出现负值)。另一方面大气层也会将地平线下半度的天体折射到地平线上。
02 第一赤道坐标系(时角坐标系)
属赤道坐标系。
天球赤道坐标系分两种:第一赤道坐标系和第二赤道坐标系。二者都以赤道(天赤道)作为第一基圈。第一赤道坐标系又称时角坐标系,与观测者有关。主点取为天赤道与观测者的天顶以南那段子午圈的交点。从主点起沿天赤道量到天球上一点的赤经圈与天赤道交点的弧长为经向坐标,称为时角。时角从0°到±180°或从0h到±12h计量,向东为负,向西为正。天体因周日视运动,时角不断变化。一赤道坐标系和地平坐标系相似之处是坐标随时间地点而变化,这样有利有弊,但在多数情况下不便研究,故在天文学研究中第二赤道坐标系更常用。
03 第二赤道坐标系
属赤道坐标系。
基圈为天赤道,主点是春分点,它是黄道对赤道的升交点,过春分点的赤经圈就是该坐标系的主圈,春分点的时圈与天体时圈之间的球面角P或大圆弧B =α,是天体在第二赤道坐标系中的第二坐标,称为天体的赤经,赤经α是由春分点开始按逆时针 方向量度的,从0°~360°,或从0~24h。第一赤道坐标系是右旋坐标系,第二赤道坐标系为左旋坐标系。 由地球自转造成的天体的周日运动不影响春分点与天体之间的相对位置,因此也就不会改变天体的赤经和赤纬,而在不同的测站﹑不同的观测时间,天体的时角却是变化的。所以,在各种星表中通常列出的都是天体在第二赤道坐标系中的坐标──赤经和赤纬,供全球各地的观测者使用。
04 黄道坐标系
黄道坐标系是以黄道为基圈,以经过春分点的黄经圈(半圆)为始圈,以春分点为原点组成的天球坐标系,它的经度叫黄经〔λ〕,是天体所在的黄经圈—终圈同始圈的角距离,即终圈与始圈所夹黄道的一段弧,以春分点为起点,在黄道上逆时针(左旋)度量,从0°到360°,它的纬度叫黄纬(β),是天体相对于黄道的方向和角距离。从黄道开始,沿终圈向北为0°到90°。向南为0°到-90°。黄道坐标系主要应用于太阳,月亮及行星在天球上的位置和运动。
地球绕太阳运行轨道面无限扩展同天球相交所成的天球大圆叫黄道,黄道也是太阳周年视运动路线。经过地心并与黄道面垂直的直线叫黄轴,黄轴与天球相交的两点叫黄极,分为北黄极〔E〕和南黄极〔E′〕,是黄道的两个极。经过南北黄极并且同黄道相垂直的天球大圆叫黄经圈,天球上与黄道平行的小圆叫黄纬圈。黄道和天赤道相交的两点叫二分点,其中黄道对于天赤道的升交点叫春分点〔γ〕,降交点叫秋分点。黄道上与二分点相距90°的两点叫二至点,其中位于天赤道以北的叫夏至点,位于天赤道以南的叫冬至点。
05 银道坐标系
银道座标系是以太阳为中心,并且以银河系明显排列群星的平面为基准的天球座标系统,它的\赤道\是银河平面。相似于地理座标,银道座标系的位置也有经度和纬度。银道座标系使用太阳做为端点,银经的起点是从太阳测量到的银河中心方向,银纬是以太阳为原点测量的银河平面做为基准面。银道面是整个银道座标系的基本平面,所有银纬与之平行,银经与之垂直;银河系成员如恒星、暗物质与气体、尘埃等部绝大部分对称分布在银道面的两侧。太阳系位处在银道面以北112.7±1.8 光年(34.56±0.56 秒差距)处,但因为距离银河系中心30,000光年之遥,相对来说还是非常接近银道面的。经由国际会议决定银道坐标系的银纬和银经分别以b和l标示,银极的银纬(b)是90°(b=+90°或b=?90°)。银纬~0°的天体,就位在银河系的盘面(亦即银道面)上,也就是在银河座标的赤道附近。
银道座标系是在银道面及其自转的体系下划定天体位置,所以当这些天体随着银河系一起自转时,其座标位置是固定的,然而一旦这些天体不随着银河系自转时,就会造
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成相对位置的改变,其银道座标值也将随之改变。在银河系内的天体位置(具体说就是银道座标)会保持着相对稳定,但是对系外天体而言,因为并未随着银河系一起自转的关系,便会在银道座标系上产生显著的位置改变。
银道座标系是球坐标,太阳位于银道面以北,银经的起点指向银河中心。银道座标系没有像赤道座标系的岁差现象,故不需标示历元。
银道面和天球的赤道面有123°的夹角,银纬(b)以0°至90°角度为单位度量,北银极银纬是+90°,位置在牧夫座的大角星附近,南银极的银纬是-90°,位置在南天的玉夫座。
银经的度量由0°至360°,在银河系自转轴所在的人马座方向起计量,沿着银道面移动,经天鹅座(银经90°)、御夫座(银经180°)与南天的船帆座(银经270°)。
1958年,国际天文联合会在第十届大会上定义了银道座标系相对于赤道座标系统的关系。
06 天球坐标系小结
1.赤道坐标系(第二赤道坐标系) 基本圈:天赤道
基本点:北天极、南天极 第一坐标:赤纬
第二坐标:赤经[左旋坐标系] [注释]
天赤道:地球赤道平面在天球上的投影 北天极:地轴的延长线向北与天球的交点 南天极:地轴的延长线向南与天球的交点
赤纬:赤道坐标系的纬向坐标,从天赤道沿过天球上一点的赤经圈量到该点的弧长。
赤经:赤道坐标系的经向坐标,过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角
2.地平坐标系 基本圈:地平圈 基本点:天顶、天底 第一坐标:地平高度
第二坐标:方位角[右旋坐标系] [注释]
地平圈:过天球中心且与铅垂线相垂直的平面与天球所交的大圆 天顶:过天球中心的铅垂线向上延伸后与天球的交点 天底:过天球中心的铅垂线向下延伸后与天球的交点
地平高度:从地平圈沿过天球上一点的地平经圈量到该点的弧长。 方位角:过天球上一点的地平经圈与子午圈所交的球面角 天子午圈:通过天球极轴和铅垂线的平面在天球上所截出的大圆,也可以说是通过天极和天顶的大圆
南点:天子午圈与地平圈的两个交点中距南天极近的一点 北点:天子午圈与地平圈的两个交点中距北天极近的一点
东点:天赤道与地平圈的两个交点中自北点顺时钟方向旋转90°的那个 西点:天赤道与地平圈的两个交点中自南点点顺时钟方向旋转90°的那个
3.时角坐标系(第一赤道坐标系) 基本圈:天赤道
基本点:北天极、南天极 第一坐标:赤纬
第二坐标:时角[右旋坐标系] [注释]
上点:子午圈与天赤道的两个交点中位于地平线以上的那个
下点:子午圈与天赤道的两个交点中位于地平线以下的那个
午圈:以上点为中点而且过南点的半圆 子圈:以下点为中点而且过北点的半圆
时角:过午圈的平面与过天体赤经圈的平面而成的两面角
4.黄道坐标系 基本圈:黄道
基本点:黄北极、黄南极 第一坐标:黄纬
第二坐标:黄经[左旋坐标系] [注释]
黄道:过天球中心与地球公转的平均轨道面平行的
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