天体的周日视运动
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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。
§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(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。
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。
第四章天体视运动天体始终处于不断地运动之中,这使得天体的位置坐标不断发生变化,并由此产生一系列与航海有关的天文现象。
同时,不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法,都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。
因此,航海人员有必要掌握天体的运动规律,以及由此产生的天体位置坐标的变化。
第一节天体周日视运动在宇宙中,天体的运动是绝对的,但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动,因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动,都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。
位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动,称为天体视运动,其中又以天体周日视运动最为显著。
一、天体周日视运动及其成因度逐渐增大,中午经过测者午圈时,高度达到最大,随后高度逐渐降低,在傍晚时降没于西方地平线之下。
夜间仰观星空,月亮、行星和恒星也都有这一形式的运动。
在这种运动中,天体,特别是恒星,相对位置保持不变,都以同一角速度围绕天轴自东向西运动。
天体这种以一天为周期、绕着天轴(地轴)自东向西的运动,称为天体周日视运动。
事实上,天体周日视运动是地球本身自西向东自转运动的反映。
如图4-1-1所示,地球绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋转,一天转动一周,称为地球自转。
位于地球表面的观测者,感觉不到地球自转,却看到天球带动所有天体作相反方向的相对运动,即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀速旋转,一天转动一周,与地球自转周期相同。
在天球上,天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。
由图4-1-1可知,不考虑天轴的空间稳定性,天体周日平行圈与天赤道平行,即为天体的赤纬圈(平行于天赤道的小圆,圆上每一点的赤纬值相等)。
显然,当天体的赤纬等于0︒时,其周日平行圈与天赤道重合。
即便天体周日视运动由地球自转引起,为了研究和分析问题的方便,通常假设地球不动,而天体作周日视运动。
这一假设使得与测者有关的天球基准点线圆,如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。