地球概论 1
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地球概论电子教案
制作：华东师范大学地理系 束炯、李莉 出版：高 等 教 育 出 版 社 高等教育电子音像出版社
East China Normal University
地球概论电子教案
Essentials of Globe 第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动 第四章 地球运动的地理意义 第五章 地球和月球 第六章 地球的结构和物理性质
East China Normal University
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。
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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。
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天球上的圆和点
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）
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三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道； 大圆的极点： • 地平圈两极：天顶和天底； • 天赤道的两极：天北极和天南极； • 黄道的两极：黄北极和黄南极。 大圆的交点： • 天赤道交地平圈：东点和西点； • 黄道交天赤道：春分点和秋分点。
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图1-15 天体的地平坐标： 高度和方位
第一赤道坐标系(也称时角坐标系) 用途：用于时间度量； 圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈； 基本要点：
• 基圈：天赤道；原点：上点； • 始圈：午圈；纬度：赤纬； • 经度：时角（经圈改称时圈）自上点 沿天赤道向西度量（为使天体的时角 “与时俱增 ”）。
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本电子教案把与教学内容密切相关的图表、照片以及一些动 画分门别类，加以组合，并给出了简要的说明。主要是为授课提 供一个基本的思路、框架、体系和一些最基本的素材，教师在授 课时可以根据自己的理解和掌握的材料进行调整与修改。 电子教案由束炯设计，束炯、李莉制作, 在图片的绘制过程 中，华东师范大学地理系研究生黄嫣旻、段玉森、2000级本科生 顾莹、张国钦、邱云峰、余韬同学付出了辛勤的劳动。本教案的 制作得到了教育部理科人才培养基地和华东师范大学教改基金的 资助。高等教育出版社徐丽萍副编审也给予热情的鼓励与支持。 在电子教案出版之际，谨对所有关心和支持这项工作的单位和个 人表示衷心的感谢！ 虽然教案的设计几经修改，但鲁鱼亥豕，应不能免，敬请广 大教师和使用者批评指正。联络信箱: jshu@geo.ecnu.edu.cn。
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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。
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。
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角距离与线距离的简单换算关系 海里：经线1分的弧长； 两地间弧分数=其长度的海里数，由此 推出经线的全长：60海里×180=10 800 海里； 赤道的周长：60海里×360=21 600海里。
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经度和纬度
一、 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 纬度是一种线面角，即本地法线与赤道平 面的交角； 纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度。
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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。
二、 地理坐标
一地的经度和纬度相结合，叫做该地的 地理坐标
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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
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百度文库
图1-12 天球上的距离
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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
二、天球坐标 球坐标系的一般模式 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 纵坐标即纬度； 横坐标即经度。
经度：本地子午面的东西方向和角距离 经度是两面角，本初子午面为起始面； 本地子午面为终面； 经度通常在赤道上度量，东西经各分 180度。
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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。
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大圆的大距点： • 地平圈对于天赤道：南点和北点； • 天赤道对于地平圈：上点和下点； • 黄道对于天赤道：夏至点和冬至点； • 天赤道对于黄道：无名点。
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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，逆钟向为东； 距离：只有角距离。
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第一章 地理坐标与天球坐标 第一节 地理坐标 经线和纬线
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。
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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) 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。
• • • • 基圈：地平圈； 原点：南点；始圈：午圈； 纬度：高度； 经度：方位 (0到360度，自南点向西 沿地平圈度量）。
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图1-14 地平坐标系的圆圈系统： 地平圈上4个相距90°的点：东、 南、西、北点；得到子午圈（过 南、北点）和卯酉圈（过东、西 点）。
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经线(meridian) 通过地轴的平面同地球相割而成的圆； 经线都是大圆（通常指它的半圆），都 在两极相交，大小相同； 本初子午线：通过英国Greenwich(格林 尼治)天文台的0°经线（1884年确定）。
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图1-17（下） 天体第 一赤道坐标系：赤纬 和时角
图1-16(上) 第一赤道坐标系的 圆圈系统。天赤道上4个相距 90°的点：东、西、上、下点； 得到子午圈和六时圈。
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第二赤道坐标系 用途：表示天体在天球上的位置； 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈； 基本要点：
图1-1 经线和纬线 纬线平面垂直于地轴,经线平面都通过地轴
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英国Greenwich天文台,现为 天文台内展出早期的天文望远镜、 天文博物馆 星象图和天文钟等
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通过Greenwich天文台内古老的 天文望远镜观察宇宙 脚跨东西半球, 即通过Greenwich 天文台的本初子午线(0°经线)。
制作：束炯 李莉 华东师范大学地理系
高 等 教 育 出 版 社
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出版
高等教育电子音像出版社
使用说明
本电子教案，是为了方便教师与学生学习《地球概论》 (金 祖孟主编. 北京：高等教育出版社，1997年第三版)而设计制作的。 《地球概论》是地球系统科学基本物理框架的重要组成部分， 是高等师范院校地理专业的第一门基础课。《地球概论》的任务， 首先在于为所有地理专业的一系列课程提供关于地球系统科学的 基本知识，特别是提供同太阳辐射能在地球表面上的分布和变化 以及与地球运动参数有关的天文知识。 由于许多学校都采用这本教材，该教材至今已经历八个印次。 为了便于教学，我们基本上按照原教材的体系，安排教学内容。 依然分为六章，即第一章——地理坐标与天球坐标，第二章—— 地球的宇宙环境，第三章——地球的运动，第四章——地球运动 的地理意义，第五章——地球和月球，第六章——地球的结构和 物理性质。
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1
图1-8 太阳周年运动 方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。
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春：中天狮子 太阳 飞马 夏：天蝎中天 太阳 猎户
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秋：飞马中天 太阳 狮子
冬：猎户中天 太阳 天蝎 图1-9 夜半中星随季节的变化 这是地球公转的反映。由夜半中 星的变化间接推出太阳周年运动。
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太阳同时参与两种相反的运动： • 由于地球自转而随同整个天球的运动， 方向向西，日转一周； • 由于地球公转而相对于恒星的运动， 方向向东，年巡天一周。
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图1-10 天球的视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。 右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
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两大类天球坐标系 右旋坐标系：与天球周日运动（地球 自转）联系，向西； 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球 公转）联系，向东。
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地平坐标系 用途：表示天体在天空中的高度和方 位； 圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈； 基本要点：
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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。
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图1-5 经线的间隔随纬度增大而减小
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• 基圈：天赤道；原点：春分点； • 始圈：春分圈；纬度：赤纬； • 经度：赤经，自天赤道向东度量（为 使春分点沿天赤道向东度量，即当时 的“恒星时”）。
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图1-18（下） 第二赤道坐标系 的圆圈系统。天赤道上4个相距 90°的点：二分点和二个无名 点；得到二分圈和二至圈。
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二、 地球上的方向和距离 地球上的方向 通常指地平方向； 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。
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地球上的方向与地球自转 我国传统上把正午太阳所在方向定为正 南，而把日出日落的方向视为东西方向； 东西方向与地球自转相联系； 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。
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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。
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第二节 天球坐标
一、 天球和天穹 天球：以地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 是整球和圆球； 分地心天球和日心天球。 天穹：地平以上的半个天球 是半球和扁球。
制作：华东师范大学地理系 束炯、李莉 出版：高 等 教 育 出 版 社 高等教育电子音像出版社
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地球概论电子教案
Essentials of Globe 第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动 第四章 地球运动的地理意义 第五章 地球和月球 第六章 地球的结构和物理性质
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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。
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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。
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天球上的圆和点
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）
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三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道； 大圆的极点： • 地平圈两极：天顶和天底； • 天赤道的两极：天北极和天南极； • 黄道的两极：黄北极和黄南极。 大圆的交点： • 天赤道交地平圈：东点和西点； • 黄道交天赤道：春分点和秋分点。
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图1-15 天体的地平坐标： 高度和方位
第一赤道坐标系(也称时角坐标系) 用途：用于时间度量； 圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈； 基本要点：
• 基圈：天赤道；原点：上点； • 始圈：午圈；纬度：赤纬； • 经度：时角（经圈改称时圈）自上点 沿天赤道向西度量（为使天体的时角 “与时俱增 ”）。
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本电子教案把与教学内容密切相关的图表、照片以及一些动 画分门别类，加以组合，并给出了简要的说明。主要是为授课提 供一个基本的思路、框架、体系和一些最基本的素材，教师在授 课时可以根据自己的理解和掌握的材料进行调整与修改。 电子教案由束炯设计，束炯、李莉制作, 在图片的绘制过程 中，华东师范大学地理系研究生黄嫣旻、段玉森、2000级本科生 顾莹、张国钦、邱云峰、余韬同学付出了辛勤的劳动。本教案的 制作得到了教育部理科人才培养基地和华东师范大学教改基金的 资助。高等教育出版社徐丽萍副编审也给予热情的鼓励与支持。 在电子教案出版之际，谨对所有关心和支持这项工作的单位和个 人表示衷心的感谢！ 虽然教案的设计几经修改，但鲁鱼亥豕，应不能免，敬请广 大教师和使用者批评指正。联络信箱: jshu@geo.ecnu.edu.cn。
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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。
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。
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角距离与线距离的简单换算关系 海里：经线1分的弧长； 两地间弧分数=其长度的海里数，由此 推出经线的全长：60海里×180=10 800 海里； 赤道的周长：60海里×360=21 600海里。
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经度和纬度
一、 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 纬度是一种线面角，即本地法线与赤道平 面的交角； 纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度。
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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。
二、 地理坐标
一地的经度和纬度相结合，叫做该地的 地理坐标
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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
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图1-12 天球上的距离
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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
二、天球坐标 球坐标系的一般模式 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 纵坐标即纬度； 横坐标即经度。
经度：本地子午面的东西方向和角距离 经度是两面角，本初子午面为起始面； 本地子午面为终面； 经度通常在赤道上度量，东西经各分 180度。
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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。
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大圆的大距点： • 地平圈对于天赤道：南点和北点； • 天赤道对于地平圈：上点和下点； • 黄道对于天赤道：夏至点和冬至点； • 天赤道对于黄道：无名点。
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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，逆钟向为东； 距离：只有角距离。
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第一章 地理坐标与天球坐标 第一节 地理坐标 经线和纬线
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。
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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) 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。
• • • • 基圈：地平圈； 原点：南点；始圈：午圈； 纬度：高度； 经度：方位 (0到360度，自南点向西 沿地平圈度量）。
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图1-14 地平坐标系的圆圈系统： 地平圈上4个相距90°的点：东、 南、西、北点；得到子午圈（过 南、北点）和卯酉圈（过东、西 点）。
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经线(meridian) 通过地轴的平面同地球相割而成的圆； 经线都是大圆（通常指它的半圆），都 在两极相交，大小相同； 本初子午线：通过英国Greenwich(格林 尼治)天文台的0°经线（1884年确定）。
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图1-17（下） 天体第 一赤道坐标系：赤纬 和时角
图1-16(上) 第一赤道坐标系的 圆圈系统。天赤道上4个相距 90°的点：东、西、上、下点； 得到子午圈和六时圈。
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第二赤道坐标系 用途：表示天体在天球上的位置； 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈； 基本要点：
图1-1 经线和纬线 纬线平面垂直于地轴,经线平面都通过地轴
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英国Greenwich天文台,现为 天文台内展出早期的天文望远镜、 天文博物馆 星象图和天文钟等
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通过Greenwich天文台内古老的 天文望远镜观察宇宙 脚跨东西半球, 即通过Greenwich 天文台的本初子午线(0°经线)。
制作：束炯 李莉 华东师范大学地理系
高 等 教 育 出 版 社
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出版
高等教育电子音像出版社
使用说明
本电子教案，是为了方便教师与学生学习《地球概论》 (金 祖孟主编. 北京：高等教育出版社，1997年第三版)而设计制作的。 《地球概论》是地球系统科学基本物理框架的重要组成部分， 是高等师范院校地理专业的第一门基础课。《地球概论》的任务， 首先在于为所有地理专业的一系列课程提供关于地球系统科学的 基本知识，特别是提供同太阳辐射能在地球表面上的分布和变化 以及与地球运动参数有关的天文知识。 由于许多学校都采用这本教材，该教材至今已经历八个印次。 为了便于教学，我们基本上按照原教材的体系，安排教学内容。 依然分为六章，即第一章——地理坐标与天球坐标，第二章—— 地球的宇宙环境，第三章——地球的运动，第四章——地球运动 的地理意义，第五章——地球和月球，第六章——地球的结构和 物理性质。
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图1-8 太阳周年运动 方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。
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春：中天狮子 太阳 飞马 夏：天蝎中天 太阳 猎户
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秋：飞马中天 太阳 狮子
冬：猎户中天 太阳 天蝎 图1-9 夜半中星随季节的变化 这是地球公转的反映。由夜半中 星的变化间接推出太阳周年运动。
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太阳同时参与两种相反的运动： • 由于地球自转而随同整个天球的运动， 方向向西，日转一周； • 由于地球公转而相对于恒星的运动， 方向向东，年巡天一周。
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图1-10 天球的视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。 右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
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两大类天球坐标系 右旋坐标系：与天球周日运动（地球 自转）联系，向西； 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球 公转）联系，向东。
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地平坐标系 用途：表示天体在天空中的高度和方 位； 圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈； 基本要点：
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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。
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图1-5 经线的间隔随纬度增大而减小
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• 基圈：天赤道；原点：春分点； • 始圈：春分圈；纬度：赤纬； • 经度：赤经，自天赤道向东度量（为 使春分点沿天赤道向东度量，即当时 的“恒星时”）。
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图1-18（下） 第二赤道坐标系 的圆圈系统。天赤道上4个相距 90°的点：二分点和二个无名 点；得到二分圈和二至圈。
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二、 地球上的方向和距离 地球上的方向 通常指地平方向； 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。
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地球上的方向与地球自转 我国传统上把正午太阳所在方向定为正 南，而把日出日落的方向视为东西方向； 东西方向与地球自转相联系； 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。
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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。
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第二节 天球坐标
一、 天球和天穹 天球：以地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 是整球和圆球； 分地心天球和日心天球。 天穹：地平以上的半个天球 是半球和扁球。