第六节 观测天体定位

如何在夜空中确定一个星球天体的位置确定天体的位置及其变化，首先要研究天体投影在天球上的坐标的表示方式、坐标之间的关系和各种坐标修正，这是球面天文学的内容。

天体的位置和运动的测定属于方位天文学的内容，是天体测量学的基础。

天体测量依观测所用的技术方法和发展顺序，可以分为基本的、照相的、射电的和空间的四种。

把已经精确测定位置的天体作为天球上各个区域的标记，选定坐标轴的指向，就可以在天球上确定一个基本参考坐标系，用它来研究天体（包括地球和人造天体）在空间的位置和运动。

这种参考坐标系，通常用基本星表或综合星表来体现。

以天体作为参考坐标，测定地面点在地球上的坐标，是实用天文学的课题，用于大地测量、地面定位和导航。

地球自转的微小变化，都会使天球上和地球上的坐标系的关系复杂化。

为了提供所需的修正值，建立了时间服务和极移服务。

地球自转与地壳运动的研究又发展成为天文地球动力学，它是天体测量学与地学各有关分支之间的边缘学科。

天体测量学的这些任务是相互联系，相互促进的。

天体测量学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。

远古时候，为了指示方向、确定时间和季节，先后创造出日晷和圭表。

对茫茫星空的观测，导致划分星座和编制星表，进而研究太阳、月球和各大行星在天球上的运动。

当时的天体测量学既奠定了历法的基础，又确认了地球的自转和公转在天球上的反映，从而逐渐形成古代的宇宙观。

因此，早期天文学的主要内容就是天体测量学。

根据浩瀚的天体测量资料，经过精心研究得出的开普勒行星运动三大定律，为天体力学的建立创造了重要条件。

天体力学与天体测量学一向是密切配合的，依靠观测太阳、月球、大行星和小行星的大量资料和天体力学的研究方法，总结出太阳系天体（特别是地球和月球）的运动理论。

它不但为太阳系演化的研究提供素材，而且是测定天文时间与导航工作的重要依据。

如果我们想完全明白天体的运行，以及在任何时候观测星星的位置的话，这些专门名词的意义都是很重要的。

我们正在研究的两个球之间的关系。

天体和天球及其坐标天文学研究对象是天体。

本章首先引入天体的概念并对主要天体作了简介；接着，对研究天体视位置和视运动的辅助工具“天球”作了定义，最后介绍了几种主要的天球坐标以及它们的联系和区别。

§2.1天体和天体系统一．天体概念及主要天体简介1.天体概念由于人们对天体认识和理解，在不同历史时期是大不相同的，现代天文学的观测和研究证明了宇宙是物质的，所以目前把天体认为是宇宙间各种星体的总称。

包括：恒星（如太阳）、行星（如地球）、卫星（如月亮）、彗星、流星体、陨星、小行星、星团、星系、星际物质以及暗物质等。

2.主要天体简介恒星是天体中的主体。

一般认为由炽热的气体组成的、自身会发热发光的球状或类球状天体称为恒星。

太阳就是一颗恒星，除了月球和行星，我们在夜晚所见的众星大多为恒星。

①恒星并非不动，只是因为距离我们实在太远，不借助特殊工具和特殊方法，很难发现它们在天空上的位置变化，因此古代人把它们叫恒星。

②由炽热的气体组成的仅是恒星的大气，恒星的内部，特别是内核密度都很大，显然不一定是由气体组成，何况象白矮星、中子星(包括脉冲星)这样的致密恒星，已不是由气体组成的，而恒星自身发光也是恒星演化史上某一阶段的现象。

③恒星有许多种类，恒星有生有灭（关于“恒星”将在第十章再详细介绍）。

由成团的恒星组成的，被各成员星的引力束缚在一起的恒星群称为星团，主要有球状星团和疏散星团两种。

行星指绕恒星运行、自身不会发可见光的天体。

到目前为止，人们仅能视察到太阳系内的行星；别的恒星的行星系統，想用天文望远镜直接观测显然目前是不可能的。

但可以用精密设备测定恒星光谱红移和紫移，根据"晃动的恒星" 现象而确认是否有行星。

目前有天文学家已经搜索发现一些太阳系外的行星。

例如：大熊座47有一颗行星；仙女座υ恒星有3颗行。

卫星指绕行星运行、自身不会发可见光、以其表面反射恒星光而发亮。

至今人们也仅是观察到太阳系内的卫星，据资料，至2003年发现的太阳系卫星数达130多颗。

航海六分仪一、航海六分仪(Marine Sextant)1．结构由架体、测角读数装置和光学系统三大部分组成。

测角读数装置：刻度弧、指标杆、小鼓轮和小游标光学系统主要有定镜、动镜、望远镜和滤光片。

刻度弧(Arc)：主弧0︒～130︒，用于读取物标夹角的正角读数余弧从 0︒～-5︒，是负角度数，用于六分仪误差的测定指标杆(Index bar)：以刻度弧中心为转轴，末端装有度数指标且可沿刻度弧移动的杆状半径。

望远镜(Telescope)：用于放大物标的单筒正影望远镜。

动镜(Index Mirror)：物标镜，位于刻度弧的中心。

定镜(Horizontal Glass)：地平镜，镜面一半可透视，一半可反射，位于望远镜的光轴上且与光轴成75︒的固定角度。

弹簧夹(Clip)：装在指标杆末端且随指标杆移动的止动夹。

小鼓轮(Drum)：小鼓轮与弹簧夹和小游标装在一起。

小游标尺(Vernier)：装在小鼓轮右边的一条短尺，用来读取测角的小数分。

小游标尺共分 5格，每格为0.′2。

2． 测角读数（1）小游标设计原理：小游标尺上n 个格等于小鼓轮上( n －1)个格的宽度：nK n k )1(-= 小鼓轮上1格刻度与小游标尺上1格刻度的差值nK k K =- K －k 的数值是小游标尺的最小刻度，称为六分仪的最小读数。

国产六分仪的最小读数是 0′.2。

（2）六分仪的测角读数①正角读法整度：在刻度弧；整分：小鼓轮小数：小游标尺②负角读法实际读数是：-(60′- 小鼓轮读数)（3）测角原理h ＝2ωω是动镜平面与定镜平面的夹角。

当测者看到天体的反射影像与水天线相切时，天体高度h 就等于动镜平面与定镜平面夹角ω的两倍。

2.六分仪误差的检查和校正动镜平面与定镜平面平行时，指标杆应指在刻度弧的0︒处；通过动镜、定镜的入射光线和反射光线要与刻度弧平面平行，而且，两镜面要与刻度弧平面互相垂直；指标杆的转轴应位于刻度弧的中心和各镜片前、后两面都要互相平行，等等。

用天文测量简历精确计算太阳位置的方法天文测量是一种精确测量天体位置和运动的科学技术，是太空探索和星际旅行的重要基础。

太阳作为地球最为重要的天体之一，它的位置对于日常生活、导航、气象预测以及科学研究都具有重要意义。

本文将介绍几种通过天文测量精确计算太阳位置的方法。

方法一：日晷法日晷是一种将太阳高度角与时间联系起来的仪器，经过精确测量，可以用来计算太阳在天空中的位置。

日晷的基本原理是利用太阳的影子来测量时间。

根据太阳影子在地面上的轨迹以及影子长度的变化，可以确定太阳的高度角和方位角。

通过对太阳高度角和方位角的测量和计算，可以确定太阳在天空中的位置。

方法二：天文学三角测量法天文学三角测量法是利用三角形中的角度和边长来计算未知角度和边长的一种方法。

在天文学中，通过观测天体的位置和运动轨迹，可以使用天文学三角测量法来测量它们的距离、速度和位置等信息。

其中，使用天文学三角测量法测量太阳的位置，是通过观测太阳在两个不同地点的高度角和方位角，以及两个地点的距离来计算太阳在天空中的位置。

方法三：望远镜观测法望远镜观测法是利用望远镜来观察太阳，通过测量太阳的大小和位置，来计算太阳在天空中的位置。

望远镜可以提供更加精确和详细的太阳图像，同时也可以通过望远镜的调节和校正来消除大气的影响，进一步提高观测精度。

方法四：地球磁场观测法地球磁场观测法是利用地球磁场的变化来精确测量太阳位置的一种方法。

太阳活动会影响地球磁场，因此，通过观测地球磁场的变化，可以获得太阳活动的信息。

通过计算地球磁场的变化，以及太阳、地球和观测点的位置，可以计算出太阳在天空中的位置。

以上四种方法是通过天文测量精确计算太阳位置的常用方法。

不同的方法适用于不同的场景和精度要求。

无论使用哪种方法，天文测量的基础仍然是精确测量和计算。

因此，天文学家和测量技术人员需要具备精确测量和计算的技能，以及对天文学的深刻理解和热爱。

相关数据是指对研究对象进行的各种观测、测量、实验等数据，是进行科学研究和分析的基础。