地球概论——地理坐标与天球坐标

四、 天球上的方向和距离
❖方向：地球上方向的延伸；
❖东西方向：俯视天北极逆时 针方向为东；仰视天北极是顺 时针方向为向东。
❖距离：只有角距离。
百度文库 图1-12 天球上的距离
第三节 天球坐标
球面坐标系 地平坐标系 第一赤道坐标系 第二赤道坐标系 黄道坐标系
图1-13球面坐标的一般模式 由基圈、始圈和终圈构成球面三角形
北河三
五车二
参宿四 毕宿五 南河三
冬
大角
角宿一
春
参宿四 南河三 天狼星
天津四
织女
牛郎
大角 角宿一
夏
心宿二
北河三
五车二
毕宿五
天津四
织女
牛郎
秋
南鱼
第二节 天球坐标
一、 天球和天穹 天球：以地心或日心为球心,半径为任意的
假想球体，表示天体视运动的辅助工具是整球； 分地心天球和日心天球。
天穹：地平以上的半个天球 ❖ 是半球。
❖ 垂直于地轴的平面同地球相割而成的圆； ❖ 纬线相互平行，大小不等; ❖ 赤道(equator)：纬线中惟一的大圆， 将地球分为南北半球。
经线(meridian)
❖通过地轴的平面同地球相割 而成的圆；
❖经圈都是大圆，都在两极相 交，大小相同；
图1-1 经线和纬线 纬圈平面垂直于地轴,经圈平面都通过地轴
图1-7 天球示意图 天球的半径是任意的,所有天体, 不论多远,都可以在天球上有它们的投影。
二、天球的视运动
❖ 对于地球观测者：天球围绕我们以 与地球自转相反的方向（向西）， 和相同的周期（1日）旋转；
❖ 天球周日运动；
❖ 周日圈：天体周日运动行经的路线， 天体愈近天极周日圈愈小，反之亦 然。
没有月亮的晚上，也正是星星最为清楚的时候。拍摄此景的 Dan Heller扎营在非洲4800米高的乞力马扎罗山(Mt. Kilimanjaro) 上，花了三个半小时的曝光时间取此美景。这张照片中除去帐蓬内 暗弱的灯火和呈现绿色的远方城市灯光，地景的亮度大部分来自星 光。此景面朝北方，将北极星放在接近地平且在照片的最左边，拖 曳的星光划下一道道优美的同心圆弧。
三、 经度和纬度
是经线和纬线的“编号”，本 身代表一种角度
纬度：一地相对于赤道平面的 南北方向和角度
经度：本地子午面与本初子午 面的夹角
❖本初子午线：通过英国格林 威治天文台的经线。
英国Greenwich天文台,现 天文台内展出早期的天文望远镜、
为天文博物馆
星象图和天文钟等
图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。
球面坐标系
基圈： 辅圈：通过基圈的两极因而垂直于基圈的所有大圆。 原点：始圈与基圈的交点 纬度：任何一点相对于基圈的方向和角距离 经度：任何一点所在的辅圈（终圈）相对于原点或 始圈的方向和角距离。
89°S，90 °w 40 °N，80 °E 1 °S，10 °E 71 °N，180 °W
2、在下列地点中，符合东半球、北半 球、低纬度三个条件的是
0 °N，21 °W 26 °N，0 °E 17 °N，165 °E 15 °S，19 °W
3、在地球仪上，0 °经线与0 °纬线相比：
正好等长 纬线稍长 经线稍长 纬线是经线的一倍
远距点：两个圆相距最远的点
地平圈上和天赤道的远距点是南点、北点 天赤道上和地平圈的远距点是上点、下点 黄道上和天赤道的远距点是二至点 天赤道上是无名点
图1-11 天球大圆的交点和远距点 左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)； 右:黄道与天赤道的交点（二分）和远距点（二至点和无名点）
三、天球上的圆和点
❖ 三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；
什么是两极？ 球面上任何圆都有它的两极，就是球面上离 圆最远的两点，两极的连线通过球心，而且 垂直于圆所在的平面。
地平圈两极 Z和Z` 天赤道两极 P和P` 黄道两极 K和K`
交点：球面上任意两个大圆相交并相互平分
地平圈×天赤道=东点、西点 天赤道×黄道= 春分点、秋分点
经线都是大圆，纬度间隔大体相等：
❖ 1°约折合111km。
纬线是大小不等的圆
❖ 经度的间隔，随纬度增高而减小； ❖ 与纬度的余弦成反比。
图1-5 经度的间隔随纬度增大而减小
图1-6 在墨卡托投影图上的经纬线。经线互相平行，纬 线间隔由赤道向两极增大，以致格陵兰岛比南美洲还 大。
1、与诗句“坐地日行八万里，巡天遥 看一千河”最吻合的地点是：
经（纬）度与经（纬）线
❖ 经度和纬度用来区分不同的经线和 纬线；
❖ 经线即等经度线，纬线即等纬度线。
地理坐标。
一地的经度和纬度相结合，叫做该地 的地理坐标。
同地理坐标相联系的有三个大圆 ❖ 赤道（横轴）； ❖ 本初子午线（纵轴）； ❖ 本地子午线。
书写按惯例 ❖ 先纬度，后经度； ❖ 数字在先，符号在后。 例：北京40ºN, 116ºE
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
第一节 地理坐标 经线和纬线 方向和距离 经度和纬度 间隔
一、 地球上的经线和纬线 地理定位的需要 二直线相交于一点 每地点都可看作是特定经线和纬线交点
经线和纬线都是地球上的圆
大圆：同一球面上最大的圆，其圆心即 为球心； 小圆：大圆以外的圆。
纬线(parallel)
图1-3 十二支表示地平方向。其中 子午表示南北，卯酉表示东西。
图1-2 地球自转方向—向东。在 北半球看，呈逆时针方向；在南 半球看，呈顺时针方向。
角距离与线距离的简单换算关系
1海里=经线1分的弧长； 经线的全长：60海里×180=10 800海里； 赤道的周长：60海里×360=21 600海里。 公里：也是经线一分的弧长。法国人当 时把圆分成400度，1度又分100分。 经线1度的长度为40000KM/360=111.1KM
二、 地球上的方向和距离
地球上的方向 ❖ 通常指地平方向；我国古代用十二 地支表示方向 ❖ 南北方向（经线方向），有限方向； ❖ 东西方向（纬线方向），无限方向； ❖ 理论上亦东亦西；实际上非东即西。
地球上的方向与地球自转
❖ 向北就是向北极，向南就是向南极。
❖ 向东就是向着地球自转的方向。
❖ 在用时针的方向表述地球自转方向时， 必须明确观测者是立足于哪个半球观测 地球自转的。