天体视运动市公开课一等奖省赛课获奖课件

第四篇天文航海

广东海洋大学航海学院航海教研室天体视运动第1页第三章天体视运动

apparentmotionofcelestialbody因为地球自转和绕太阳公转，以及天体自行，使得天体随时间在不停地运动着，人们在地球上看到天体这种相对运动现象称为天体视运动。天体视运动第2页第一节天体周日视运动

diurnalapparentmotionofcelestialbody一、天体周日视运动成因及其运动规律地球每日绕地轴自西向东自转一周，引发天球带着全部天体每日相对于地球自东向西运动一周现象称为天体周日视运动。恒星：周日视运动轨迹是平行于天赤道小圆即赤纬平行圈，又称周日平行圈太阳、月亮和行星：一条连续球面螺旋线。天体视运动第3页1.天体出没（riseandsetofcelestialbody）在周日视运动中，当天体中心经过测者地心真地平（celestialhorizon）时称天体真出没。当日体中心位于东方真地平时称为真出(truerise)，位于西方真地平时称真没（trueset）。二、天体周日视运动现象天体视运动第4页

当测者纬度一定时，有出没天体赤纬Dec应满足：Dec＜90－φ

D90°-φ90°-φZ'QQ'ZPNPSNSEWJ

假如天体没有出没现象,其赤纬Dec应满足:Dec≥90－

φ当Dec与φ同名时，天体不没；当Dec与φ异名，天体不出。

天体视运动第5页1．

天体中天（meridianpassage）

在周日视运动中，当日体中心经过测者子午圈时，称天体中天。

（1）天体中心经过测者午圈时称天体上中天（uppermeridianpassage）。

此时，LHA＝0，

当Dec>φ，且同名时，Ａ＝0、Ｘ＝180。GAQQ'ZPNPSNSEWF当Dec与异名或Dec<φ，且同名时，天体半圆方位角Ａ＝180、位置角Ｘ＝0；B天体视运动第6页

天体中天时高度称中天高度Ｈ，假如测者纬度和天体赤纬Dec不变，这时天体高度最高:H＝（90－φ）±Dec上式中：Dec与φ同名取＂＋＂，Dec与φ异名取＂－＂；当（90－φ）±Dec>90°时，H＝180－〔（90－φ）±Dec〕。AQQ'ZPNPSNSEWφφ天体视运动第7页（2）天体中心经过测者子圈时称下中天（lowermeridianpassage），此时天体地方时角LHA＝180°。航海中较少用！

天体视运动第8页3．天体在上天半球运行现象

现以北纬测者（0<φ<45N）为例

（1）有出没天体，其赤纬Dec<90－：Dec＝0°，出E点，没W点，经过SE、SW两个象限。在地平上时间等于地平下时间。

Dec与φ同名，均出NE象限，没NW象限。在地平上时间大于地平下时间。当Dec<φ时，天体B过东西圈，经过四个象限；

ANSEW90-φ90-φQQ'ZPNPSNSEWZ'B天体视运动第9页当Dec=时，天体中天时过天顶，其中天高度为90°，经过NE、NW两个象限（如天体C）；

ANSEW90-90-QQ'ZPNPSNSEWZ'BC当Dec>时，天体K经过NE、NW两个象限。当日体运行到其垂直圈（平面）与其赤纬平行圈相切切点时，该天体方位角达最大值，这时天体位置称距角。天体在距角处（或称天体距角），其位置角Ｘ＝90°。

KPNWEZNQSba天体视运动第10页Dec与异名，天体F：出SE象限，没SW象限，经过SE、SW两个象限。在地平上时间小于地平下时间。

ANSEW90-90-QQ'ZPNPSNSEWZ'BCK（2）没有出没天体，其赤纬Dec≥90－：

F天体视运动第11页为了便于对照记忆，将常包括到几个现象列于下表

要求天体条件说明有出没天体Dec＜90－

Dec与同名，在地平上时间大于地平下时间。Dec与异名，在地平上时间小于地平下时间。没有出没天体Dec≥90－

Dec与同名，不没。Dec与异名，不出。Dec＝90°－，恰好不出或不没。过东、西点天体Dec＝0°周日平行圈为天赤道，方位在两个象限改变。在地平上下时间相等。过东西圈天体Dec＜，且同名方位在四个象限改变。过天顶天体Dec＝，且同名中天高度为90°，方位在两个象限改变发生距角天体Dec＞，且同名天体距角时其位置角X＝90°。方位在两个象限改变。天体视运动第12页

4．不一样纬度上天体周日视运动现象

（1）测者位于赤道上（＝0°）测者能见全天全部天体。

Z（Q）PN（N）Z´（Q´）PS（S）WE天体半圆方位A第一名称与赤纬同名，第二称与半圆地方时角同名。天体上中天时，其顶距Z＝Dec，中天高度Ｈ＝90－Dec。当Dec＝0°时，天体过天顶，其中天高度Ｈ＝90。

天体视运动第13页（2）测者位于两极(＝90°N或S)全部天体均无出没现象，Dec与同名天体不没，Dec与异名天体不出。这时测者能见半个天球上天体。而且全部天体高度均等于其赤纬。PN（Z）PN´（Z´）天体视运动第14页太阳赤纬（2327N≤Dec⊙≤2327S），太阳不出没条件是其赤纬

Dec⊙≥90－

≥90－Dec⊙

故与Dec⊙同名时，会发生极昼现象，

与Dec⊙异名时，会发生极夜现象。注：能否见到极昼或极夜现象与测者所在经度无关。天体视运动第15页（3）测者位于任意纬度（0<

<90）测者纬度愈高，不出没天体愈多（能见天体愈少）。对于有出没天体，其在地平上时间伴随测者纬度和天体赤纬不一样而改变。当日体赤纬等于0时，各地所见该天体在地平上、下时间均相等；当测者纬度与天体赤纬同名时，纬度越高，天体在地平上时间越长当测者纬度与天体赤纬异名时，纬度越高，天体在地平上时间越短。

天体视运动第16页

三、天体周日视运动引发天体坐标改变

1．天体时角LHA改变对其高度h改变影响

sinh＝sinsinDec＋coscosDeccosLHA当、Dec为常量，h、LHA为变量时，微分上式＝－cosDecsinX)LHA(ddh)LHA(ddh＝－cossinA)LHA(ddh引发天体坐标改变原因有很多，不过下面我们只讨论在周日视运动中，当测者纬度一定时，不计天体自行而引发天体坐标改变。天体视运动第17页上两式中“－”号说明高度h随半圆时角LHA增大而减小。

当日体上中天时，其方位角Ａ＝0°或180°，高度改变率为零，说明高度改变最慢。

当日体过东西圈（卯酉圈）时，其方位角Ａ＝90°或270，高度改变率＝cos，说明高度改变最快。当日体距角时，其位置角X=90°，高度改变率＝－cosDec，说明高度改变最快。

＝－cossinA)LHA(ddh＝－cosDecsinX)LHA(ddh天体视运动第18页

总而言之得出以下结论：

（1）当日体中天时，其高度改变最慢，在中天附近其高度改变迟缓；（2）当日体过东西圈时，其高度改变最快，且与测者纬度相关；（3）当日体距角时，其高度改变最快，且与天体赤纬相关。

天体视运动第19页2．天体时角LHA改变对其方位Ａ改变影响

ctgA＝cos

tgDeccscLHA－sinctgLHA天体上中天时，其位置角Ｘ＝0或180，得天体距角时，其位置角X=90°，)LHA(ddA＝－（sin

－coscosAtgh）)LHA(ddA＝－cosDeccosXsech)LHA(ddA＝±cosDecsech，说明方位改变最快)LHA(ddA得＝0，说明天体方位改变最慢。天体视运动第20页对有出没并过东西圈天体（Dec<90－φ，Dec<φ且同名）来说，当日体出没和过东西圈时，方位改变率相等，均为－sin

。能够证实，当日体介于出与东圈之间时（或西圈与没之间时），存在使方位改变率取得最小值一点.天体位于该点时其方位改变最慢，在该点前后其方位改变迟缓。

)LHA(ddA＝－（sin

－coscosAtgh）NSEWQQ'ZPNPSNSEWZ'B天体视运动第21页总而言之得出以下结论：

（1）当日体中天时，其方位改变最快，且与Dec和h相关，当Dec一定，中天高度越高（即纬度越低），方位改变越快；（2）当日体距角时，其方位改变最慢；（3）当日体介于出没与东西圈之间时，其方位改变迟缓。天体视运动第22页小结（1）当日体中天时，其高度改变最慢，其方位改变最快；（2）当日体过东西圈时，其高度改变最快，（3）当日体距角时，其高度改变最快，其方位改变最慢。（4）当日体介于出没与东西圈之间时，其方位改变迟缓。天体视运动第23页第二节太阳周年视运动

Solarannualapparentmotion

一、太阳周年视运动成因

地球除自转外，每年(约365.2422日)还绕太阳自西向东公转一周，由此而引发太阳每年相对地球自西向东运动一周现象称为太阳周年视运动。天体视运动第24页1黄道（ecliptic）：地球公转轨道面与天球截得大圆，亦即太阳周年视运动轨迹。黄道平面与天赤道平面夹角ε＝2327，该角称为黄赤交角(obliquityoftheecliptic)黄道与天赤道交于两个点，称两分点。太阳赤纬由S变为Ｎ所经过一点称春分点（vernalequinox），另一点为秋分点（autumnalequinox）。

天体视运动第25页在黄道上距两分点90°两个点，称两至点。太阳赤纬为N时所经过一点称夏至点。另一点为冬至点。

天体视运动第26页二、太阳周年视运动规律1．运动规律

日期分、至点赤经RA赤纬Dec北半球日照说明3月21日春分0°0°昼夜相等北半球天文春季开始太阳北赤纬开始逐步增大。6月22日夏至90°2327N昼长夜短北半球天文夏季开始。太阳北赤纬开始逐步减小。9月23日秋分180°0°昼夜相等北半球天文秋季开始太阳南赤纬开始逐步增大。12月22日冬至270°2327S昼短夜长北半球天文冬季开始。太阳南赤纬开始逐步减小。天体视运动第27页2．太阳周年视运动为不等速运动

太阳从春分点运行到秋分点（180°）需要约186天，而由秋分点运行到春分点（180°）则需要约179天，二者相差7天。所以，太阳在周年视运动全过程中为不等速运动。每年1月3日前后，地球离太阳最近，称为近日点。此时地球受太阳引力最大，公转速度最快每年7月4日前后，地球离太阳最远，称为远日点。此时地球受太阳引力最小，公转速度最慢天体视运动第28页3．四季和四季星空划分

太阳赤纬周期性改变，使地球产生了四季，即地球上冷暖主要取决阳光直射和斜射（与太阳赤纬相关），而不是地球距太阳远近。每年6月22日前后（地球靠近远日点）阳光直射北半球，而且日照时间又长。所以北半球是夏季。而四季星空中所见是在天球上与太阳相对（赤经差为180°）天体视运动第29页三、在周年视运动中太阳赤经、赤纬改变黄道坐标系基准圈：黄道原点：春分点几何极：黄北坐标：黄经和黄纬黄纬：黄经：天体视运动第30页三、在周年视运动中太阳赤经、赤纬改变

因为太阳在黄道上作不等速周年视运动，而且黄道与天赤道又有一个2327夹角，所以在太阳周年视运动中其赤经、赤纬日改变量是不相等。

春分点前后dRA⊙≈54´.3；夏至点前后dRA⊙≈62´.3；秋分点前后dRA⊙≈53´.8；

冬至点前后dRA⊙≈66´.6。在近似计算时，太阳平均赤经日改变量可取1°。

天体视运动第31页三、在周年视运动中太阳赤经、赤纬改变太阳赤纬日改变量：d（Dec⊙）=sinεcosdRA⊙dλ⊙ε基本上为定值，dλ⊙为1时可见太阳赤纬日改变量是不等。两分点前后一个月dDec⊙≈0.4两至点前后一个月dDec⊙≈0.1其它dDec⊙≈0.3天体视运动第32页计算一年中任意一天太阳赤经与赤纬近似值例：试求11月12日太阳赤经和赤纬？解：11月12日与12月22日最靠近12.22RA270△RA-40

（12.22与11.12相差40天）11.12RA23012.22Dec2327´S△Dec1-3（12.22与11.22相差30天）△Dec2-3（11.22与11.12相差30天）11.12Dec1727´S天体视运动第33页四、太阳视运动轨迹是一条连续球面螺旋线

因为太阳周日视运动和周年视运动是同时存在，所以，我们所见太阳视运动是这两种运动合运动。太阳视运动轨迹是连续球面螺旋线，其改变范围不超出2327N和2327S赤纬平行圈。所以，该两赤纬平行圈分别称为北回归线（或夏至线）和南回归线（或冬至线）。

天体视运动第34页第三节

行星、月亮视运动介绍

行星和月亮除了参加周日视运动外，还有它们本身运动。从地球上看到行星（月亮）相对运动现象称之为行星（月亮）视运动。

一、行星视运动介绍从地球上所见行星视运动并不是完全遵照同一方向。行星大部分时间在天球上作自西向东运动称为顺行。小部分时间作自东向西视运动，称为逆行。由顺行转为逆行时或反之，称为留。天体视运动第35页一、行星视运动介绍1．行星相对太阳视运动通常人们以日地连线为基准来考查行星视运动（planetapparentmotion）。水星和金星轨道在地球之内称为地内行星。地内行星上合东大距下合西大距上合看不见昏星看不见晨星看不见地外行星合西方照冲东方照合看不见午夜升起，逐日早升（晨星）日没时升起，（整夜可见）午夜降没，逐日早没（昏星）看不见顺行留逆行留顺行天体视运动第36页上合东大距西大距最亮日最亮日下合ES

从地球上看地内行星偏离太阳距角达最大时称为大距，行星位于太阳东边称为东大距，日没后见于西天为昏星。行