天体视运动

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 天体视运动,apparent motion of celestial body,第一节 天体周日视运动,diurnal apparent motion of celestial body,一、天体周日视运动的成因及其运动规律,地球每日绕地轴自西向东自转一周，引起天球带着所有天体每日相对于地球自东向西运动一周的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的小圆即赤纬平行圈，又称周日平行圈,太阳、月亮和行星：一条连续的球面螺旋线。,二、天体周日视运动的现象,1.天体的出没（,rise and set of celestial body）,在周日视运动中，当,天体中心通过测者地心真地平圈,（,celestial horizon）,时称,天体的真出没,。,当天体中心位于东方真地平时称为真出(,true rise)，,位于西方真地平时称真没（,true set）。,Z,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,当测者的纬度一定时，有出没天体的赤纬,Dec,应满足：,Dec90,如果天体没有出没现象,其赤纬,Dec,应满足,:,Dec,90,当,Dec,与,同名时，天体不没；,当,Dec,与,异名，,天体,不出。,D,90,-,90,-,Z,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,J,1,天体的中天（,meridian passage）,在周日视运动中，当天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（,upper meridian passage,）。,此时，,LHA0,，,当,Dec,，,且同名时，,0,、180,。,G,A,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,F,当,Dec,与,异名或,Dec90,时，,H180,（90,）,Dec。,（2）天体中心通过测者子圈时称下中天（,lower meridian passage），,此时天体的地方时角,LHA,180,。,3,天体在上天半球运行现象,现以北纬测者（,0, 45,N,）,为例,（,1,）有出没的天体，其赤纬,Dec90,：,Dec,0,，,出,E,点，没,W,点，经过,SE,、,SW,两个象限。在地平上的时间等于地平下的时间。,Dec,与,同名，均出,NE,象限，没,NW,象限。在地平上的时间大于地平下的时间。,当,Dec,时，天体,K,经过,NE,、,NW,两个象限。当天体运行到其垂直圈（平面）与其赤纬平行圈相切的切点时，该天体的方位角达最大值，这时天体的位置称距角。天体在距角处（或称天体距角），其位置角,90,。,K,P,N,W,E,Z,N,Q,S,b,a,Dec,与,异名，天体,F,：,出,SE,象限，没,SW,象限，经过,SE,、,SW,两个象限。在地平上的时间小于地平下的时间。,A,N,S,E,W,90-,90-,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,Z,B,C,K,（,2,）没有出没的天体，其赤纬,Dec,90,：,F,为了便于对照记忆，将常涉及到的几种现象列于下表,Dec,，,且同名,发生距角的天体,Dec,，,且同名,过天顶的天体,Dec,，,且同名,过东西圈的天体,Dec0,过东、西点的天体,Dec,与,同名，不没。,Dec,与,异名，不出。,Dec90,，,恰好不出或不没。,Dec90,没有出没的天体,Dec,与,同名，在地平上的时间大于地平下的时间。,Dec,与,异名，在地平上的时间小于地平下的时间。,Dec90,有出没的天体,说 明,天 体 条 件,要 求,周日平行圈为天赤道，方位在两个象限变化。在地平上下的时间相等。,方位在四个象限变化。,中天高度为,90，,方位在两个象限变化。,天体距角时其位置角,X=90，,方位在两个象限变化。,4,不同纬度上天体周日视运动现象,（1）测者位于赤道上（,0）,测者能见全天所有天体。,Z（Q）,P,N,（N）,Z,（Q,）,P,S,（S）,W,E,天体半圆方位,A,第一名称与赤纬同名，第二名称与半圆地方时角同名。,天体上中天时，其顶距,ZDec，,中天高度90,Dec。,当,Dec,0,时，天体过天顶，其中天高度,90,。,（,2,）测者位于两极,(,90,N,或,S),所有天体均无出没现象，,Dec,与,同名的天体不没，,Dec,与,异名的天体不出。,这时测者能见半个天球上的天体。而且所有天体的高度均等于其赤纬。,P,N,（Z）,P,S,（Z,）,太阳赤纬（,23,27,N,Dec,23,27,S,），,太阳不出没的条件是其赤纬,Dec,90,90,Dec,=66,33,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。,（,3,）测者位于任意纬度（,0, 90,）,测者纬度愈高，不出没的天体愈多（能见天体愈少）。,对于有出没的天体，其在地平上的时间随着测者纬度和天体赤纬的不同而变化。,当天体赤纬等于0,时，各地所见该天体在地平上、下的时间均相等；,当测者纬度与天体赤纬同名时，纬度越高，天体在地平上的时间越长,当测者纬度与天体赤纬异名时，纬度越高，天体在地平上的时间越短。,三、天体周日视运动引起天体坐标的变化,1,天体时角,LHA,的变化对其高度,h,变化的影响,sin hsin,sin Dec,cos,cos,Dec,cos,LHA,cos,Dec,sinX,),LHA,(,d,dh,),LHA,(,d,dh,cos,sinA,),LHA,(,d,dh,上两式中的“一”号说明高度,h,随半圆时角,LHA,的增大而减小。,当天体上中天时，其方位角,0,或,180,，高度变化率为零，说明高度变化最慢。,当天体过东西圈（卯酉圈）时，其方位角,90,或,270,，高度变化率,cos,，,说明高度变化最快。,当天体距角时，其位置角,X=90,，,高度变化率, ,cos,Dec,，,说明高度变化最快。,综上所述得出以下结论：,（1）当天体中天时，其高度变化最慢，在中天附近其高度变化缓慢；,（2）当天体过东西圈时，其高度变化最快，且与测者纬度有关；,（,3,）当天体距角时，其高度变化最快，且与天体赤纬有关。,2,天体时角,LHA,的变化对其方位变化的影响：,ctgA,tg,Dec,cos,cscLHA,sin,ctg,LHA,),LHA,(,d,dA,=,-,cosDec sech,当天体上中天时，其位置角,X=0,或180,得,),LHA,(,d,dA,),LHA,(,d,dA,= -,cosDec cosX sech,= -(,sin,-,cos,cosAtgh,),+,说明方位变化最快,当天体距角时，其位置角,X=90,得,),LHA,(,d,dA,= 0,说明方位变化最慢,对有出没并过东西圈的天体（,Dec90,，,Dec,且同名）来说，当天体出和过东西圈时，方位变化率相等，均为,sin,。,可以证明，当天体介于出与东圈之间时（或西圈与没之间时），存在使方位变化率取得,最小值,的一点，即该点使上式中的,cos,cosA tg,h,值最接近,sin,值（但不会出现0的现象），,说明天体位于该点时其方位变化最慢，在该点前后其方位变化缓慢。,综上所述得出以下结论：,（,1,）当天体中天时，其方位变化最快，且与,Dec,和,h,有关，当,Dec,一定，中天高度越高（即纬度越低），方位变化越快；,（,2,）当天体距角时，其方位变化最慢；,（,3,）当天体介于出没与东西圈之间时，其方位变化缓慢。,第二节 太阳周年视运动,Solar annual apparent motion,一、太阳周年视运动的成因,地球除自转外，每年(约365.2422日)还绕太阳自西向东公转一周，由此而引起太阳每年相对地球自西向东运动一周的现象称为太阳周年视运动。,黄道（,ecliptic,）：,地球公转轨道面与天球截得的大圆，亦即太阳周年视运动的轨迹。,黄道平面与天赤道平面的夹角,23,27,，,该角称为黄赤交角,obliquity of the ecliptic,黄道与天赤道交于两个点，称两分点。太阳赤纬由,S,变为所经过的一点称春分点,（,vernal equinox,），,另一点为秋分点,（,autumnal equinox,）。,在黄道上距两分点,90,的两个点，称两至点。太阳赤纬为,N,时所经过的一点称夏至点,。另一点为冬至点,。,P,N,P,S,M,N,M,S,1,2,3,4,23,27,6633,二、太阳周年视运动的规律,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。,6月22日,夏至,90,23,27,N,昼长夜短,太阳北赤纬开始逐渐增大。,9月23日,秋分,180,0,昼夜相等,北半球天文夏季开始。,12月22日,冬至,270,23,27,S,昼短夜长,太阳北赤纬开始逐渐减小。,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，两者相差,7,天。所以，太阳在周年视运动的全过程中为不等速运动。,3,四季和四季星空划分,太阳赤纬周期性的变化，使地球产生了四季，即地球上的冷暖主要取决阳光的直射和斜射（与太阳赤纬有关），而不是地球距太阳的远近。每年,6,月,22,日前后（地球接近远日点）,P,N,P,S,M,N,M,S,1,2,3,4,23,27,6633,三、在周年视运动中太阳赤经、赤纬的变化,由于太阳在黄道上作不等速的周年视运动，而且黄道与天赤道又有一个,23,27,的夹角，所以在太阳周年视运动中其赤经、赤纬的日变化量是不相等的。,春分点前后,d RA,54,.,3 ；,夏至点前后,d RA,62,.,3 ；,秋分点前后,d RA,53,.,8 ；,冬至点前后,d RA,66,.,6,。,赤经日变化量,至点附近变化大，分点附近变化小。在近似计算时，太阳平均赤经日变化量可取1。,赤纬日变化量，至点附近变化小，分点附近变化大。,四、太阳视运动的轨迹是一条连续的球面螺旋线,P,N,M,N,P,S,M,S,由于太阳周日视运动和周年视运动是同时存在的，因此，我们所见太阳视运动是这两种运动的合运动。太阳视运动的轨迹是连续的球面螺旋线，其变化范围不超过,23,27,N,和,23,27,S,的赤纬平行圈。因此，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）。,第三节,行星、月亮视运动简介,行星和月亮除了参与周日视运动外，还有它们自身的运动。从地球上看到行星（月亮）的相对运动现象称之为行星（月亮）视运动。,一、行星视运动简介,1,行星相对太阳的视运动,通常人们以日地连线为基准来考察行星视运动（,planet apparent motion）。,E,东大距,西大距,上合,最亮日,最亮日,下合,S,从地球上看地内行星偏离太阳的角距达最大时称为大距，行星位于太阳东边称为东大距，日没后见于西天为昏星。行星位于太阳西边称为西大距，日出前见于东天为晨星。金星（,Venus,）,大距时，其角距约为,45,48,，因此，从地球上所见金星总是在太阳的附近。,金星的最亮日在东大距后约,35,日和西大距前约,35,日左右,。分别称为下合前最亮日和下合后最亮日。,当金星运行在东大距与下合前最亮日和下合后最亮日与西大距之间时，白昼有可能观测到金星而用于天文定位。,金星的动态日期可从航海天文历的“天象纪要”中查到。,二、月亮视运动简介,月亮是地球的卫星，它自西向东地绕地球运转，其运行的轨道是一个椭圆，该椭圆平面与天球截得的大圆称为白道（,moons path,）。,白道面与黄道面的平均角距约为,5,09,，称为黄白交角（,obliquity of the moon path,）。,白道与黄道交于两点，月亮在公转的过程中，由黄道南到黄道北所经过的一点称为升交点（,ascending node,），,另一点为降交点（,descending node,）。,由于地球公转，使得太阳每天相对恒星向东移动约,1,，所以每天太阳中天时间比恒星推迟约,4,m,（,1,）。,月亮以太阳为参考点绕地球运行一周的时间间隔称为一朔望月（,lunar month,）,为,29.53,日。月亮每天相对太阳向东移动约,13.,2,1,=12.,2,（或,360,/29.53,），即月亮每天中天时间比太阳推迟约,49,m,（,12.,2,）。,A,F,G,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,G,B,Z,N,S,E,W,G,D,A,J,B,C,K,F,90,-,90,-,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,Z,A,B,90,-,90,-,Q,Q,Z,P,N,P,S,Z,N,S,E,W,J,B,90,-,90,-,Q,Q,Z,P,N,P,S,N,S,E,W,Z,