行星月球历表
行星的运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
三．开普勒第二定律（面积定律）
（1）内容：对于每一个行星，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面
积相等。
思考9：行星在不同的位置速度大小相同吗？
行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远
离太阳时速度减小。
近日点速度最大，远日点速度最小。
例题2：某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两 个焦点,行星在A点的速率比在B点的大,则太阳位于( A )
同步卫星
108 149 228 778 1426 2870 4498 0.3844 0.0424
87.97 225 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3
1
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.37×1018 3.37×1018 1.03×1013 1.03×1013
星的运动
例题4：某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕 地球做圆周运动轨道半径的1/3,则此卫星的运转周期是( B ) 1~4天 B. 4~8天 C. 8~16天 D. 大于16天
例题5：某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图所示，在这颗行星的轨道
上有a、b、c、d四个对称点.若该行星运动的周期为T，则该行星
A.F2
B. A
C. F1
D. B
练习：如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点距太阳距离为a，近 日点距太阳距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时速率 vb为（ C ）
A．vb
b a
va
a B．vb b va
C．vb
a b
va
b D． vb a va
JPL行星历表的比较及评估
针对 我 国有望开 展的火 星和 金星深 空探 测任务 ，进 一步 着重 评估 了不 同版本 历表 的精度 和性 能，以此 给 出使 用上 的建 议 ．有关不 同版本 Ｌ Ｅ历表 的详细 比较，将在 后续 工作 中给 出．有 必要 指出的是 ，虽然 除 了 Ｊ Ｐ Ｌ的 Ｄ Ｅ ／ Ｌ Ｅ历表 之外 还有俄 罗斯 的行 星和 月球系列
２ ８ １ ７ ８ ７ ２ ． ５（ ３ ０ ０ ２年 ｌ ２月 ２ ２日） ． （ ２ ） ＤＥ ２ ０ ０建于 １ ９ ８ １ 年 ９月，包括 章动 ，但 不含 天平 动 ．参考 ２ ０ ０ ０动 力学 赤道和 分 点 （ Ｊ ２ ０ ０ ０ ． ０ ） ． 覆盖 Ｊ Ｅ Ｄ ２ ３ ０ ５ ４ ２ ４ ． ５（ １ ５ ９ ９ 年 １ ２月 ９日） 至Ｊ Ｅ Ｄ ２ ５ １ ３ ３ ６ ０ ． ５（ ２ １ ６ ９ 年 ３月 ３ １ 日） ． 这 一 历表被 用 于 １ ９ ８ ４年 至 ２ ０ ０ ３年 的美 国天 文年 历编制 ． （ ３ ） Ｄ Ｅ ２ ０ ２建于 １ ９ ８ ７ 年１ ０ 月， 包 括章动 和天平 动 ． 参考 Ｊ ２ ０ ０ ０ ． ０ ． 覆盖 Ｊ Ｅ Ｄ ２ ４ １ ４ ９ ９ ２ ． ５ （ ４ ） ＤＥ ４ ０ ３建 于 １ ９ ９ ３年 ５月 ，包含 章动 和天 平动 。参 考 国际天球 参考 架 （ Ｉ Ｃ Ｒ Ｆ ） ． 覆 盖Ｊ Ｅ Ｄ ２ ３ ０ ５ ２ ０ ０ ． ５（ １ ５ ９ ９年 ４月 ２ ９日） 至 Ｊ Ｅ Ｄ ２ ５ ２ ４ ４ ０ ０ ． ５（ ２ １ ９ ９年 ６月 ２ ２ Ｅ ｔ ） ． 拟合 了行 星际 测距 和激 光测 月数据 ． （ ５ ） ＤＥ ４ ０ ５建于 １ ９ ９ ５ 年 ５月 ，包 含章 动和天 平 动．参考 Ｉ Ｃ ＲＦ ． 覆盖 Ｊ Ｅ Ｄ ２ ３ ０ ５ ４ ２ ４ ． ５ ０
八大行星-简历
水星（Mercury）“水星之最”——水星个人信息在太阳系的八大行星中，水星获得几个“最”的记录：⑴八大行星中最小行星只比月球大1/3，且表面与月球相似，水星上既没有水，也没有空气，有许多十分古老的陨石坑。
⑵离太阳最近常被猛烈的太阳光淹没，望远镜很少能仔细观察它⑶公转速度最快离太阳最近，受到太阳的引力最大，公转速度最快.⑷一“年”时间最短（绕太阳公转周期88天）“水星年”是太阳系中最短的年⑸表面温差最大（最高达430℃，最低至-160℃）没有大气调节，距太阳又近，冰火两重天。
水星拥有稀薄到几乎不存在的大气层，由太阳风带来的原子构成，水星温度被太阳烤的如此之高，使得这些原子迅速地逃逸到太空中。
⑹卫星最少的行星至今未发现水星的卫星（天然卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体。
）⑺一“天”时间最长（自转周期约59天）一年里只能看到两次日出和日落；一天半就是一年，地球人到了水星上多么不习惯水星绕太阳公转，对太阳的位置常有变换，它也想月亮一样有圆缺的变化。
水星凌日当水星运行至地球和太阳之间，如果三者能够连成直线，便会产生水星凌日现象。
观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影，是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。
水星凌日发生在五月初或十一月初，平均每百年出现十三次水星凌日的现象。
由于可以极准确地测定水星凌日时水星进入和离开太阳圆盘的时刻，并可以通过这时刻推导出这行星的运动规律，所以天文学家对这种现象都有很大兴趣。
21世纪发生的具体时间（注意：表中时刻全为格林威治时间，北京时间需加8小时）日期凌始外切凌始内切凌甚凌终内切凌终外切最小日心距（角秒）中国观测情况2003May072006Nov0819:1219:1421:4100:0800:10422.9适合2016May0911:1211:1514:5718:3918:42318.5不适合2019Nov1112:3512:3715:2018:0218:0475.9不适合2032Nov1306:4106:4308:5411:0511:07572.1适合金星（Venus）离地球最近的行星中国古代称之为太白或太白金星【李白字太白，也是由此而来；太白金星据说是一位白发苍苍、表情慈祥的老人，忠厚善良，主要职务是玉皇大帝的特使，负责传达各种命令，因而受到人们的喜爱。
地球演化表格
侏罗纪，恐龙统治地球
1.5
白垩纪，鸟类出现，花被植物出现
1.0
白垩纪末，恐龙灭绝，哺乳动物开始繁荣
0.65
新生代开始，哺乳动物和鸟类成为主要陆生动物
0.4
始新世，非洲和南美分开，大西洋开始扩张
0.25
中新世，地中海干涸，人类祖先出现
0.0165
更新世，冰河时代，人类的直接祖先出现
0
现代，人类文明的发展
请注意，这个表格只是一个简单的概述，实际的地球历史更为复杂。
20-18
罗迪尼亚超级大陆的形成和分裂
10
多细胞生物出现
6
埃迪卡拉生物群出现，是已知最早的复杂多细胞生物
5.4
寒武纪爆发，大量动物门类出现
4
奥陶纪，海洋生物多样性达到高峰
3.7
泥盆纪，陆地上首次出现森林
3.5
石炭纪，昆虫和两栖动物出现
2.9
二叠纪末，地球历史上最大的生物灭绝事件
2.5
三叠纪，恐龙出现
地球演化表格通常是一个时间线，展示了地球从形成到现在的历史和重要事件。以下是一个简化的地球演化表格：
年份 (亿年前)
事件
46
太阳系形成，包括地球
45-40
月球形成（可能是由一颗火星大小的行星撞击地球产生的）
38
地球表面开始凝固，形成地壳
35Hale Waihona Puke 生命起源（最早的微生物出现）
25
大氧化事件，氧气开始在大气中积累
地球科学概论Lect02_行星及地月系full
第三证据（？）：多普勒效应
恒星谱线以一年为周期，交互发生紫移（靠近）和 红移（远离）。
黄赤交角
根据日出日落时间确定你所在的纬度 【练习题】【有更好办法？】
3 地月系
y 1 双星系统？【月球是卫星吗】 y 2 月球是如何形成的？【不同的观点】 y 3 地球公转轨迹？ y 思考题1：描述地球公转轨迹 y 思考题2：在不同时间，由于地球公
y 每经过一百年，地球自转长期减慢近2毫秒
要点
y 1 根据万有引力定律或开普勒行星运行定律，推
断行星绕日运行线速度与距太阳距离有何特点？ 卫星绕行星呢？
y 2 地球公转的证据 y 3 潮汐是如何产生的，其周期和大小与什么有关？ y 4 太阳总是正东升起、正西落下吗？ y 5 “坐地日行八万里”说明了地球的自转运动，
y (4)月震：月震比地震较弱且次数较小。 y (5)重力：月球上的重力加速度是地球上的1／6，
构筑物的自重或活荷载因而也为1／6，所以月球 表面建筑工程的垂直荷载结构的截面可缩小，构 筑物的重量更轻。像起重机之类的机械设备可以 举起更重的物体，而挖土、推土之类靠自身重量 起重要作用的机械，在月球上的作业效率反而变 得很低。 要在住室外加压后才适于人类居住。此外，因为 是真空状态，液体会很快挥发。由于完全没有水 分，当然也无须担心金属生锈。
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王 海王
行星赤道面与轨道面夹角/deg
y 水星 y 金星 y 地球 y 火星 y 木星 y 土星 y 天王星 y 海王星
0.01 177.36 23.45 25.19 3.13 26.73 97.77 122.53
卫星及卫-行质量比
y 地球 y 火星 y y 木星 y y y y y y y
八大行星 简历
水星（Mercury）“水星之最”——水星个人信息在太阳系的八大行星中，水星获得几个“最”的记录：⑴八大行星中最小行星只比月球大1/3，且表面与月球相似，水星上既没有水，也没有空气，有许多十分古老的陨石坑。
⑵离太阳最近常被猛烈的太阳光淹没，望远镜很少能仔细观察它⑶公转速度最快离太阳最近，受到太阳的引力最大，公转速度最快.⑷一“年”时间最短（绕太阳公转周期88天）“水星年”是太阳系中最短的年⑸表面温差最大（最高达430℃，最低至-160℃）没有大气调节，距太阳又近，冰火两重天。
水星拥有稀薄到几乎不存在的大气层，由太阳风带来的原子构成，水星温度被太阳烤的如此之高，使得这些原子迅速地逃逸到太空中。
⑹卫星最少的行星至今未发现水星的卫星（天然卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体。
）⑺一“天”时间最长（自转周期约59天）一年里只能看到两次日出和日落；一天半就是一年，地球人到了水星上多么不习惯水星绕太阳公转，对太阳的位置常有变换，它也想月亮一样有圆缺的变化。
水星凌日当水星运行至地球和太阳之间，如果三者能够连成直线，便会产生水星凌日现象。
观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影，是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。
水星凌日发生在五月初或十一月初，平均每百年出现十三次水星凌日的现象。
由于可以极准确地测定水星凌日时水星进入和离开太阳圆盘的时刻，并可以通过这时刻推导出这行星的运动规律，所以天文学家对这种现象都有很大兴趣。
21世纪发生的具体时间（注意：表中时刻全为格林威治时间，北京时间需加8小时）金星（Venus）离地球最近的行星中国古代称之为太白或太白金星【李白字太白，也是由此而来；太白金星据说是一位白发苍苍、表情慈祥的老人，忠厚善良，主要职务是玉皇大帝的特使，负责传达各种命令，因而受到人们的喜爱。
】有时候黎明前出现在东方天空，被称为“启明星”；有时候黄昏后出现在西方天空，被称为“长庚星”。
太阳系年表
感谢观看
中世纪时期
前150 CE，托勒密完成（天文学大成），记录当时的天文学知识，并且巩固以地球为中心的太阳系模型 499 CE，印度数学家阿耶波多在阿耶波多历书中建议以太阳为中心，在万有引力下的太阳系模型，行星一惰 园轨道的周转园绕太阳。行星和月亮的光辉来自反射的阳光 500年，阿耶波多精确算出地球的园周，日食和月食，地球公转轨道的长度 620年代-印度数学，天文学家婆罗门笈多首先认同重力是相吸的，并且对万有引力定律作简要描述 628年，婆罗门笈多提出行星出没，合，和日食与月食等的计算方法 687年，中国记录已知的流星雨 820年，阿拉伯天文学家花拉子密运用阿拉伯数字完成天文算表 1150年，印度数学，天文学家婆什迦罗以代数计算行星经度和纬度，日食和月食，天体出没，月球的新月和 朔望，还有行星的合和恒星合，并且解析三个周日运动的问题 1150年代，婆什迦罗计算行星的平均运动，椭圆，新月，行星首见的时间，季节，和地球绕太阳公转轨道的 长度至小数点后九位
20世纪
1906年，德国天文学家马克斯沃夫发现第一颗特洛伊小行星（588）阿基里斯 1930年，克莱德·汤博发现冥王星 1930年，赛斯·尼克尔森测量月球的表面温度 1944年，杰拉德·柯伊伯发现泰坦有浓密的大气层 1950年，简·亨德里克·奥尔特建议慧星起源于太阳系边界的欧特雪1951年，杰拉德·柯伊伯提出周期慧星 来自于距太阳40-100天文单位的环带，现称为阿依伯带 1959年，月球三号传送回月球背面的图片 1977年，詹姆斯·艾略特在柯伊伯机载天文台的天王星掩星观测，发现天王星环 1978年，彼得·高德雷克和史考特·特蕊曼提出行星环动力学的波兹曼方程模型，认为环的光深度和微粒的 复原系数间的关系使环得以稳定而不会毁灭 1979年，航海家1号发现木星暗淡的环系统和埃欧上的火山 1980年，航海家1号发现二颗木星的新卫星和土星的六颗新卫星
地球天象年表
地球天象年表公元前2000年: 古人开始观测并记录地球天象的观测历史可以追溯到公元前2000年。
在这个时期，人们观测到了太阳、月亮、行星、彗星等天体的运动规律，并开始用粗糙的数据记录下来。
公元前400年：希腊天文学家亚里士多德提出了地心说的理论，他认为地球处于宇宙的中心，其他天体围绕着地球运动。
公元前140年：亚历山大港的克拉奥巴圖斯编制了一份天文学手册，包括了太阳和月相的观测数据、日食和月食的时间以及彗星的出现时间等。
公元公元前129年：中国天文学家米子曾提出了日月两天运行的理论，并将太阳、月亮、五大行星、五帝星等天体的运行轨迹记录下来。
公元公元前480年：中国战国时期的邹衍等天文学家制作了一种称为“鬼谷仪”的测天仪器，用以观测星星和行星的运动。
公元公元前150年：美索不达米亚的巴比伦人通过观测和记录太阳和月亮的位置，编制了世界上最古老的天文表，称为《莫尔天文表》。
公元公元2世纪: 古希腊天文学家托勒密创作了《天文学大成》，包括了对地心说的详细描述以及行星运行的数学模型。
公元公元11世纪: 波斯天文学家尤尔·哈桑·阿缪里编写了《阿缪里星表》，其中记载了超过1000颗星星的位置和亮度。
公元公元17世纪: 哥白尼提出了日心说，认为地球不是宇宙的中心，而是绕着太阳运动。
公元公元18世纪: 开普勒发现了行星运动的三大定律，这些定律揭示了行星运动背后的数学规律。
公元公元19世纪: 北京天文台成立，开启了中国现代天文学研究的新纪元。
随后，天文学在全球范围内得到了迅速发展。
公元公元20世纪: 天文学进入了一个全新的时代。
人类首次登陆月球、发射了无数人造卫星，用以观测和研究地球和其他行星的天象现象。
公元公元21世纪: 随着科学技术的进步，地球天象观测的精确度和范围不断增加。
天文学家逐渐揭示了宇宙深处的奥秘，解开了许多地球天象的谜团。
总结：地球天象年表记录了人类观测和研究地球天象的历史。
从古代的天象观测到现代的天文学研究，人类不断进步，揭示了宇宙的奥秘。
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S 122 m Floor ( 30.6 ) 1, d S 122 Floor 30.6 m 1 .
天体力学与天体测量基础
10
儒略日的计算
由儒略日求月日
Floor (365.25y ) S J w 1721116.5 (1 S 365)
8
儒略日的计算
由年月日求儒略日
J (y , m ,d ) Floor (365.25 * y ) Floor (30.6 * (m 1)) d w 1720994.5
天体力学与天体测量基础
9
儒略日的计算
由积日求月日
Floor (30.6 m 1) d S 122 (3 m 14,d 31)
天体力学与天体测量基础
7
儒略日
从4713 BC 1月1日正午开始的以日为单位的连 续时间系统 J 2000.0 2000年1月1日TT时间12时 积日
S ( m , d ) F loor ( 30 . 6 * ( m 1)) d 122
( 3 m 14 , d 31)
天体力学与天体测量基础
16
切比雪夫多项式
递归定义
T 0 (x ) 1 T 1 (x ) x T i (x ) 2xT i 1 (x ) T i 2 (x ) ( x 1, i 2,3,......, N 1)
ห้องสมุดไป่ตู้
天体状态的展开式
x t a10T0 ( tc ) a11T1 ( tc ) a1, N 1TN 1 ( tc )
(t ) a T (t ) a T (t ) t VFac a10T x 0 c 11 1 c 1, N 1 N 1 c
天体力学与天体测量基础
13
程序设计
天体力学与天体测量基础
14
精密行星月球历表 是太阳系探测和研究工作的重要基础
•设计航天器轨道。 •拟合测角测距数据，精密测定天文物理参数。 •探求广义相对论等现有理论的精度。 •判定各种改进理论的命运。
天体力学与天体测量基础
15
切比雪夫多项式
递归定义
T 0 (x ) 1 T 1 (x ) x T i (x ) 2xT i 1 (x ) T i 2 (x ) ( x 1, i 2,3,......, N 1)
天体力学与天体测量基础
12
儒略日的计算
由儒略日求年月日——迭代计算年序数
s : J 1721116 .5; w : 0; y : 1500; 迭代计算 y1 : y; y和w 迭代计算 y : Floor (( s w) / 365 .25); (1, N ) until y y1 重新计算 w w:=-Floor( y/ 100 )+Floor(y/ 400 )+2; ( 0 ,1) if J 2299160.5
J w 1721116.5 ), y Floor ( 365.25 S J w 1721116.5 Floor (365.25y ).
天体力学与天体测量基础
11
儒略日的计算
由儒略日求年月日
分离日的小数部分送入分量 fday 迭代计算年序数 y 和参数w 计算积日数S S : S w ; y : y 1; 重新计算y 和S (0,1) if S 0 按y的新值计算S 按(11)式计算月序数m 和日数d m : m 1; 重新计算m 和d (0,1) if d 0 按m 的新值计算d
天体力学与天体测量基础
6
是非判断题
国际单位制秒是按平太阳时定义的. 世界時UT过去叫做平太阳时，因不均匀，不宜用作时 间基准. 天球参考系CRS是2维球面参考系. TT和TAI中只有一个是均匀时间，另一个则不是. 坐标时是广义相对论时空度规的时间变量. 平太阳在中间赤道上匀速运动，周期为1回归年. 地球时TT是由原子时具体实现的. 质心力学时TDB是太阳系历表的时间变量. 原时是同地发生的两个事件间的时间间隔 世界时与ERA成正比
讲课内容
复习 儒略日 程序设计入门 行星月球历表 多项式逼近 历表文件的结构和读取 日、月和火星状态的读取 DE 历表介绍
天体力学与天体测量基础
1
复习
时间基准 时空度规 坐标时 力学时 世界时 中间赤道 CIO TIO 春分点 平太阳
天体力学与天体测量基础
年首儒略日
J 0 ( y ) F loor ( 365 . 25 * y ) w 1721116 . 5
0 w Floor ( y / 100 .0 ) Floor ( y / 400 .0 ) 2
天体力学与天体测量基础
( y 1582 ) ( y 1582 )
天体力学与天体测量基础
5
选择题
4. 平太阳与TIO 之间的夹角是 （
），平太阳与真
太阳之间的夹角是 （ ） a UT1 b 中心差 c 岁差 d 时差 5. 春分点因地球带谐摄动沿黄道按( ) 方向运动，速率 叫做( )，因行星摄动沿赤道按( ) 方向运动， 速率叫做（ ）. a 黄经岁差速率 b 赤经岁差速率 c 顺时针 d 逆时针
2
各时间标准之差的变化
天体力学与天体测量基础
3
与天球中间赤道联系的 几个基本概念
天体力学与天体测量基础
4
选择题
1. 太阳系历表的时间变量是（ ） a TCB b TDB c TT d UT1 2. 以下时间尺度中属于坐标时的有（ ），属于力学 时的有（ ）. a TCB b TCG c TT d UT1 e TAI f TDB 3. CIO与TIO 之间的夹角是 （ ），春分点与TIO之间 的夹角是（ ） a GST b 岁差 c UT2 d EAR