天体的周日视运动
14 天体的周日视运动和太阳的周年运动
十四天体的周日视运动和太阳的周年运动1 天体的周日视运动和不同纬度处天球的旋转◆天体的周日视运动地面观测者直接观测到的天体的运动叫做天体的“视运动”。
引起天体视运动的因素很多，对于太阳系内的天体而言，地球公转运动和天体自身的空间运动是形成视运动的一种重要因素；对于较近的某些太阳系外天体，地球公转运动所引起的周年视差和太阳运动带来的长期视差，以及岁差、章动、光行差、自行和大气折射等因素都能影响天体在天球上的视位置。
但是这些影响不是造成天体视运动的主要因素，通常不把它们归属于天体视运动研究的范围。
造成天体视运动的主要因素是地球自转。
由于地球每天自转一圈，所以地球自转引起的天体视运动叫做“周日视运动”。
地球是自西向东自转的，所以观察者在地球上看来，天体在一个恒星日内沿着平行于赤道的小圆，在天球上自东向西运行一圈。
这个圆圈称为天体的周日平行圈。
周日视运动是一切天体最显著的视运动。
◆太阳的视运动地面观测者直接观测到太阳在天球上的运动叫做“太阳视运动”。
太阳视运动分为两种：周日视运动和周年视运动。
周日视运动是地球自转引起的一种视觉效果，它造成太阳每天东升西落。
太阳的周年视运动（见后《太阳的周年视运动是是古代历法的依据》一节），它导致太阳在恒星背景上相对位移。
太阳在天球上周年视运动的轨迹是黄道，运动方向是由西向东，每年运行一圈，每天约移动1°。
黄道被分成了十二等份，每等份约为30°，与一年十二个月相对应。
太阳每月在黄道上的位置用附近的星座命名，这些星座称为“黄道十二宫”。
每“宫”对应于一个月，太阳每月进入一“宫”。
民间所说的某人是某某星座，就是指他(她)出生的那一个月太阳在哪一个星座。
◆月球的视运动地面观测者直接观测到月亮在天球上的运动叫做“月亮视运动”。
月亮视运动也有两种运动组成，即除了地球自转造成的周日视运动外，还有月亮绕地球公转引起的公转运动。
由于月亮每月围绕地球公转一周，地面的观测者能看到它每天在星座之间自西向东移动13.20。
不同纬度一年中太阳的周日视运动情况
不同纬度一年中太阳的周日视运动情况每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。
太阳在一天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。
天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形成的。
随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断的变化。
本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度（以北纬为例）太阳的周日视运动情况。
（每种情况的左图为水平方向上的地平圈图，右图为实际空间中的地平圈图，图中A 点为地平圈的纬度位置）一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况图一：赤道上（0º）从图一可以看出：春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在正头顶，太阳高度达一天中最大值为90º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。
冬至时，赤道上，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
二、赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以20ºN 为例）图二：赤道与北回归线之间（20ºN ）3：冬至（H=46º34¹）2：春秋分（H=70º）1：夏至 （H=86º34¹）NS 123NS 3：冬至 （H=66º34¹） 3212：春秋分（H=90º）1：夏至 （H=66º34¹）春秋分时，20ºN ，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为70º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
航海学天文运动
§4—2 天体视运动一、天体周日视运动1. 天体周日视运动的成因及其运动规律:由于地球绕地轴自西向东的自转一周360°，周期24h。
视地球不动，天球绕天轴自东向西, 一周360°，周期24h,称为天体周日视运动。
2. 天体周日视运动的现象（1）天体的中天：在周日视运动中，当天体中心通过子午圈时，称为中天。
当天体中心通过测者午圈时，称为上中天。
LHA=0º，高度（子午高）H最大；当天体中心通过测者子圈时，称为下中天。
LHA=180°，高度（子午高）H最小。
①DEC﹤φ同名：上中天的方位A与测者纬度φ异名；A=180º，X=0º。
② DEC与φ异名：上中天的方位A与测者纬度φ异名；A=180º，X=0º。
③DEC﹥φ同名：上中天的方位A与φ同名；A=0º，X=180º。
★中天高度的计算：H =（90°-φ）+Dec（2）天体的出没：天体中心通过测者地心真地平时称为天体的真出没。
天体中心位于东方真地平时，称为真出；天体中心位于西方真地平时，称为真没。
①天体出没的条件：Dec﹤90°-φ当Dec与φ同名时，天体在上天半球运行的时间长于在下天半球运行的时间；当Dec与φ异名时，天体在上天半球运行的时间短于在下天半球运行的时间。
②当Dec≥90°- φ，无出没现象。
当Dec与φ同名时，则永不降没；当Dec与φ异名，则永不升出；（3）天体在上天半球的方位变化范围①Dec﹤φ且同名的天体，在上天半球时的方位变化范围是四个象限。
它们的周日平行圈在上天半球与东西圈相交。
天体在上天半球运行的时间长于在下天半球运行的时间。
② Dec与φ异名的天体，在上天半球时的方位变化范围是与纬度异名的两个象限。
天体在上天半球运行的时间短于在下天半球运行的时间。
③Dec＞φ且同名的天体，在上天半球只经过与测者纬度同名的两个象限。
天体视运动的观察
天体视运动的观察(一)天体的周日视运动如果你喜欢观察星空，辨认星座，你一早已发现所有的星星都象太阳和月亮一样，有着东升西落的运动。
由于这种运动每天有规律地重复出现，所以叫做天体的周日视运动。
天体的周日视运动现象是怎样产生的呢？由于在周日视运动的过程中，星星之间的相对位置和星座的形状保持不变，所以古时候的人们认为整个星空是在绕着一条轴线旋转。
通过长时期的观测研究，人们终于认识了天体的周日视运动其实是地球自转运动的反映。
就像人坐在奔驰的火车里看到外面的房屋、树木在向后跑一样，地球每天绕自转轴自西向东旋转一周，地球上的人们就会看到所有的星星每天都绕着一个轴自东向西旋转一周。
这个旋转轴与地球的自转轴方向一致，叫做天轴。
天轴和天球相交于两点，和地球北极相对应的一点叫做北天极，和地球南极相对应的一点叫做南天极。
太阳和月亮的周日旋转是大家都非常熟悉的。
要观测恒星的周日视运动，你可以在天黑以后，选择夜空中特征明显的一个星座，记准它在天球上的位置。
过一个小时以后，你再去看，就台发现这个星座已经在天球上移动了大约15度。
当恒星在做周日旋转的时候，北天极和南天极是固定不动的，而两个天极附近的恒星(即拱极星)的运动轨迹呈一个个的同心圆。
恒星离天极越近，所得到的圆圈的半径就越小，小熊星座星很靠近北天极，人们通常就把它叫做北极星。
北极星在周目旋转中的轨迹是一个极小的圆，我们几乎可以认为它是固定不动的。
假如你有兴趣的话，在晴朗无月的夜晚，有照相机对准北极星露光一小时左右，你就可以拍下拱极星周日视运动的轨迹了。
中纬度地区所见的恒星周日视运动另外，对于地球上各个不同纬度的观测者来说，他们所看到的天体的视运动线路和地平间的关系也各不相同。
下面我们找几个特殊的地区来给大家做一简单的介绍。
在北纬40度地区。
观测者可以看见北极星在正北地平线上空高40度的位置。
从正东方升起的星倾斜着移向南方，到上中天时(即到正南方时)，它距离地平线的高度是50度，以后它又倾斜着向西移动，由正西方落到地平线以下。
9.0 天体视运动
天体赤纬圈和真地平圈不相交
天体周日视运动
出没象限 方位
Dec为N则在NE升出，NW降没 Dec为S则在SE升出，SW降没 Dec=0º ，正东升出，正西降没
天体周日视运动
三、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。
上中天(upper meridian passage) 中天 下中天(lower meridian passage)
航海学
第九章 天体视运动
天体周日视运动
主要内容: 一、天体周日视运动成因、轨迹
二、天体的出没
三、天体的中天 重点 四、天体在上天半球象限变化 五、不同纬度天体周日视运动
难点 六、天体高度和方位的变化
七、课堂小结和作业
天体周日视运动
本章教学目标:
1.掌握天体周日视运动的成因、轨迹
2.掌握天体出没、中天概念
天体周日视运动
φ Ｚ
3
Ｑ‘ 2 1 90o-φ
Ｐn
S
4
N
Ｐs
Ｑ
天体周日视运动
中天顶距(Z):有方向,方向和中天高度相反
由H=(90º-Φ )±Dec
Φ =Z±Dec
Dec与Z同名时取“+”；异名时取“-”
天体周日视运动
天体下中天(lower meridian passage)：天体 中心经过测者子圈时。 LHA=180º 四、天体在上天半球所经过的象限变化
天体周日视运动
上中天：天体中心经过测者午圈时。 天体地方时角LHA=0º 天体方位A=0º或180º
天体位置角X=0º或180º
天体周日视运动
天体的中天高度(meridian altitude)H：
周日视运动
Pn(N)
③所有天体，在上中天时的高度 H=90-Dec，上中天时的 任务二 天体周日视运动 顶距Z=Dec。
Z`(Q`) 13
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船舶定位与导航
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天体周日视运动
㈣பைடு நூலகம்同纬度上天体周日视运动现象
⑵测者位于两极( =90N或S)
2
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天体周日视运动
现象周日视运动使天体产生了出没、中天、高度和方位变化等现象；当测者纬度和天 ： 体赤纬不变时，这些现象就确定了。 项目五 天文基础 Z ㈠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 时称天体的真出没。其中当天体中心位于东方真地平 W 时称为真出， 位于西方真地平时称真没。
2、无出没的天体，其赤纬Dec≥90－ S ①Dec与同名，，天体不没，方位在NE和NW两象限变化。
N
任务二 天体周日视运动 ②Dec= 90－，天体恰好不出或不没，不出过 S点， 不没过N点。 ③Dec与异名，天体不出
11
E
Z`
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W
H=（90- φ）±Dec
S E Z` 6
N
式中Dec与φ同名取”＋”， Dec与φ异名取 ”－”；当(90 任务二 天体周日视运动 －φ)±Dec>90时，H＝180-[(90－φ）±Dec]。
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天体视运动
F W
Ａ＝0、Ｘ＝180。
S
N
当Dec与异名或Dec< φ ，且
E
同名时，天体半圆方位角
PS
Ａ＝180、位置角Ｘ＝0；
Q'
天体中天时的高度称中天高度Ｈ，
Z
Q
如果测者纬度和天体赤纬Dec不变，
这时天体的高度最高:
A
W S
E
H＝（90－φ）±Dec
PS
上式中：Dec与φ同名取＂＋＂，
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。
1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。
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。且与天体赤纬有关。
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，
黄道平面与天赤道平面的夹角ε＝2327， 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Ｎ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。三、天体周日视运动引起天体 Nhomakorabea标的变化
天文学导论复习
•体积膨胀表面温度降低，但光度增加
2.红巨星支
He核体积持续缩小电子开始简并(压)
红巨星结构：非燃烧简并He核+燃烧H壳层+非燃烧H包层
（恒星沿RGB是加速向上攀升的）
3.氦闪
由于简并，He核温度上升但不膨胀
氦闪后，电子简并解除
恒星进入一个新的稳定态：He在正常的非简并的核内燃烧成为C，H在壳层内燃烧成为He
3.牛顿的万有引力定律
牛顿万有引力定律适用于弱引力场，例如太阳系（水星除外）
4.爱因斯坦的相对论
长度、时间和质量是相对的，依赖观测者相对于所选定的参考系的运动
三．辐射与天文望远镜
1.电磁（波）辐射
2.黑体辐射
物件加热：低温红外线，温度升高红光黄光白光蓝光
黑体谱的形状只与物体(恒星)的表面温度有关
维恩位移定律：温度降低，黑体谱的峰值向长波方向移动
6.太阳系的形成
六．系外行星
1.引言：系外行星存在的证据
尘埃盘(Dust Disks)暗示行星的存在
2.方法：探测系外行星的5大技术
直接成像法
天体测量学法
视向速度法—多普勒效应
凌星法
微引力透镜法
时间测量法
3.历史：不该有行星的脉冲星
4.特征：系外行星与太阳系大不同
5.方向：寻找类地行星的宏伟计划
6.目的：搜寻地外生命与智慧生命
2.类地行星
一般特征：像地球，靠近太阳，铁（镍）核心和岩石外壳，没有或极少卫星，体积小，质量不大，致密，密度= 4-5 g/cm3，大气稀薄
水星
几乎没有大气，水星表面昼夜温差极大
金星
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例2．下图为某地某天太阳视运动轨迹， 日出时北京时间为7时，日落时北京时 间为19时。回答问题。 （1）地平面ABCD四处中，表示正南 方的是 处。 （2）该地经度是 ，纬度是 。 （3）该日过后，该地的正午太阳高度 逐渐变小，该日的日期是 月 日。 （4）三个月后，该地日出时地面直杆 的影子指向 方位。并在图上画出该日的 太阳周日视运动轨迹
E
N
W S
如果恒星位于 23º 26´N，观测者在 45º N，则恒星自东 北方向升起，西北方 向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
E
N
S W
如果恒星位于 23º 26´S，观测者在 45º N，则恒星自东 南方向升起，西南方 向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
故太阳正东升，正西落
太阳出没规律
太阳直射北半球（夏半年）
晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行
太阳在晨线东北方，在昏线的西北方
故太阳东北升，西北落
太阳出没规律
太阳直射南半球（冬半年）
晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行 太阳在晨线东南方，在昏线的西南方 故太阳东南升，西南落
昼夜长短规律
2.两极地区：
天球与恒星周日视运动
问题引入
天球的概念
北极星
天球：球心为观测者， 半径无穷大；
地平线：观测者所在位 置在地球上的切线；
地平面：经过观测者与 地球相切的平面；
地平面
地平圈：地平面与天球 相交的圆圈；
天顶：与地平圈相垂直 的天空方向；
天赤道与北天极：对应 于地球上的赤道与北极星 方向，在天球上它们不随 观测者位置改变。
天球的概念
观测者位于45°N； 北极星与地平面的夹角 为观测者的纬度（45°）； 如果观测者在赤道上， 北极星落到地平面上；
如果观测者在南半球， 北极星在观测者的地平面 之下，无法观测到。
天球的概念
天顶
观测者位于赤道上
地平面
观测者位于45°S
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
太阳半年不下落， 半年不升起。
昼夜长短规律
3.赤道地区：
二分日中午太阳到达天顶， 是一年中中午太阳最高的 日子，日出正东，日没正 西。 夏季日出东北，日没西北； 冬季日出东南，日没西南。 终年昼夜平分。
知识点小结
1、太阳东升西落是地球自西向东自转的结果 2、在一年内，只有二分日全球太阳东升西落 北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 3、北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北 4、 南北回归线内，太阳有直射、南射和北射 正 北回归线上，太阳有直射和南射 午 南回归线上，太阳有直射和北射 时 北回归线以北，太阳终年南射 南回归线以南，太阳终年北射
太阳运行路线图的判读
对任一地而言：太阳轨迹是平行的
当地地理纬度
正午太阳高度
日出日落方向
白昼长短 太阳直射点的纬度位置 A点：太阳上中天；达到正午太阳高度；
地方时为12点； 位于正南方向
日影判断
正午日影长短：与正午太阳高度成反比。 日影方向： 与太阳光线方向相反。 正午日影方向：直射纬线以南——向南； 直 射纬线以北——向北； 有极夜的地区正午无日影。 子夜0点日影： 出现在极昼地区。
日影判断 直射点纬度正午日影 缩短为零
一天中，正午日影最 短，日出日落时（即晨 昏线上）日影最长。
课堂练习
B O
CA
此时日影朝北和朝南的地方是哪里？
直射点所在经线上，北回归线以北地区此时日 影朝北， 北回归线以南地区和经线OB段（包 括极点）日影朝南
例1．下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳 位于视运动路线上A点时，北京时间为6时。据此 回答（1）～（2）题。 （1）图示时刻。过地心与太阳直射点相对应的点 是多少. （2）图示时间，下列地点的昼长由长到短的正确 排序为 ( A ) A. 休斯敦、新加坡、悉尼、开普敦 B．休斯敦、开普教、新加坡、悉尼 C．开普敦、悉尼、新加坡、休斯教 D．悉尼、开普敦、休斯敦、新加坡
(1)A (2)105º E,40º N (3)9,23 (4)西北
课堂练习
900W
B O
CA
900E
ห้องสมุดไป่ตู้
此时北京天安门广场旗杆的影子朝向何处？
下图是某观测者在当地夏至日时，根据观测到的 竖直标杆日影绘制的示意图。读后回答: （1）图中表示正午的日影是 ( ) A．① B．② C．③ D．④ （2）观测地的纬度最有可能是 ( ) A．20º B．40º C．20º D．40º N N S S
恒星的周日视运动
恒星周日视运动方 向为：偏东方向升起， 偏西方向落下；
E
N W
S
如果恒星位于赤道 上，观测者在45º N， 则恒星自正东方向升 起，正西方向落下； 正午（地方时12 点），恒星到达天空 最高位置。
太阳出没规律
太阳直射赤道（春秋分日）
晨线和经线重合，纬线和太阳光线平行
太阳在晨线正东方，在昏线的正西方