1、第四篇 天 文 航 海 1第三章 天體視運動 apparent motion of celestial body第一節(jié) 天體周日視運動 diurnal apparent motion of celestial body 一、天體周日視運動的成因及其運動規(guī)律 地球每日繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)一周，引起天球帶著所有天體每日相對于地球自東向西運動一周的現(xiàn)象稱為天體周日視運動。 2恒星：周日視運動軌跡是平行于天赤道的小圓即赤緯平行圈，又稱周日平行圈 太陽、月亮和行星：一條連續(xù)的球面螺旋線。二、天體周日視運動的現(xiàn)象 1.天體的出沒（rise and set of celestial body） 在周日視運動中

2、，當天體中心通過測者地心真地平（celestial horizon）時稱天體的真出沒。 當天體中心位于東方真地平時稱為真出(true rise)， 位于西方真地平時稱真沒（true set）。3 當測者的緯度一定時，有出沒天體的赤緯Dec應(yīng)滿足： Dec90 D90-90-ZQQZPNPSNSEWJ 如果天體沒有出沒現(xiàn)象, 其赤緯Dec應(yīng)滿足: Dec90 當Dec與同名時，天體不沒；當Dec與異名，天體不出。 41 天體的中天（meridian passage） 在周日視運動中，當天體中心經(jīng)過測者子午圈時，稱天體中天。 （1）天體中心經(jīng)過測者午圈時稱天體上中天（upper meridian

3、passage）。 此時， LHA0， 當Dec，且同名時，0、180。 GAQQZPNPSNSEWF當Dec與異名或Dec90時，H180（90 ）Dec。 AQQZPNPSNSEW6（2）天體中心通過測者子圈時稱下中天（lower meridian passage），此時天體的地方時角LHA180。 7 3天體在上天半球運行現(xiàn)象 現(xiàn)以北緯測者（0 45N）為例 （1）有出沒的天體，其赤緯Dec90： Dec0，出E點，沒W點，經(jīng)過SE、SW兩個象限。在地平上的時間等于地平下的時間。 Dec與同名，均出NE象限，沒NW象限。在地平上的時間大于地平下的時間。當Dec 時，天體K經(jīng)過NE、NW兩

4、個象限。當天體運行到其垂直圈（平面）與其赤緯平行圈相切的切點時，該天體的方位角達最大值，這時天體的位置稱距角。天體在距角處（或稱天體距角），其位置角90。 KPNWEZNQSba9 Dec與異名，天體F：出SE象限，沒SW象限，經(jīng)過SE、SW兩個象限。在地平上的時間小于地平下的時間。 ANSEW90-90-QQZPNPSNSEWZBCK（2）沒有出沒的天體，其赤緯Dec90 ： F10為了便于對照記憶，將常涉及到的幾種現(xiàn)象列于下表 要 求天 體 條 件說 明有出沒的天體Dec90 Dec與同名，在地平上的時間大于地平下的時間。Dec與異名，在地平上的時間小于地平下的時間。 沒有出沒的天體Dec

5、90 Dec與同名，不沒。Dec與異名，不出。Dec90，恰好不出或不沒。 過東、西點的天體Dec0周日平行圈為天赤道，方位在兩個象限變化。在地平上下的時間相等。 過東西圈的天體Dec，且同名方位在四個象限變化。 過天頂?shù)奶祗wDec，且同名中天高度為90，方位在兩個象限變化 發(fā)生距角的天體Dec，且同名天體距角時其位置角X90。方位在兩個象限變化。 11 4不同緯度上天體周日視運動現(xiàn)象 （1）測者位于赤道上（ 0）測者能見全天所有天體。 Z（Q）PN（N）Z（Q ）PS（S）WE 天體半圓方位A第一名稱與赤緯同名，第二稱與半圓地方時角同名。 天體上中天時，其頂距ZDec，中天高度90Dec。當

6、Dec0時，天體過天頂，其中天高度90。 12（2）測者位于兩極(90N或S) 所有天體均無出沒現(xiàn)象，Dec與同名的天體不沒，Dec與異名的天體不出。這時測者能見半個天球上的天體。而且所有天體的高度均等于其赤緯。PN（Z）PN（Z ）13太陽赤緯（2327NDec2327S），太陽不出沒的條件是其赤緯 Dec90 90Dec 故與Dec同名時，會發(fā)生極晝現(xiàn)象， 與Dec異名時，會發(fā)生極夜現(xiàn)象。注：能否見到極晝或極夜現(xiàn)象與測者所在經(jīng)度無關(guān)。 14（3）測者位于任意緯度（0 90）測者緯度愈高，不出沒的天體愈多（能見天體愈少）。對于有出沒的天體，其在地平上的時間隨著測者緯度和天體赤緯的不同而變化。

7、當天體赤緯等于0時，各地所見該天體在地平上、下的時間均相等； 當測者緯度與天體赤緯同名時，緯度越高，天體在地平上的時間越長 當測者緯度與天體赤緯異名時，緯度越高，天體在地平上的時間越短。 15 三、天體周日視運動引起天體坐標的變化 1天體時角LHA的變化對其高度h變化的影響 sin hsin sin Deccos cos Dec cos LHA cos Dec sinX)LHA(ddh)LHA(ddh cos sinA )LHA(ddh16上兩式中的“一”號說明高度h隨半圓時角LHA的增大而減小。 當天體上中天時，其方位角0或180，高度變化率為零，說明高度變化最慢。 當天體過東西圈（卯酉圈）

8、時，其方位角90或270，高度變化率cos ，說明高度變化最快。當天體距角時，其位置角X=90，高度變化率cos Dec，說明高度變化最快。 cos sinA )LHA(ddhcos Dec sinX)LHA(ddh17 綜上所述得出以下結(jié)論： （1）當天體中天時，其高度變化最慢，在中天附近其高度變化緩慢；（2）當天體過東西圈時，其高度變化最快，且與測者緯度有關(guān)；（3）當天體距角時，其高度變化最快，且與天體赤緯有關(guān)。 18 2天體時角LHA的變化對其方位變化的影響 ctgAtg Dec cos cscLHAsin ctg LHA 天體上中天時，其位置角0或180，得 天體距角時，其位置角X=9

9、0，)LHA(ddA（sin cos cosA tg h ）)LHA(ddAcos Dec cosX sec h )LHA(ddAcos Dec sec h，說明方位變化最快)LHA(ddA得 0，說明天體方位變化最慢。19對有出沒并過東西圈的天體（Dec90 ，Dec且同名）來說，當天體出沒和過東西圈時，方位變化率相等，均為sin 。可以證明，當天體介于出與東圈之間時（或西圈與沒之間時），存在使方位變化率取得最小值的一點.天體位于該點時其方位變化最慢，在該點前后其方位變化緩慢。 )LHA(ddA（sin cos cosA tg h ）NSEWQQZPNPSNSEWZB20綜上所述得出以下結(jié)論

10、： （1）當天體中天時，其方位變化最快，且與Dec和h有關(guān)，當Dec一定，中天高度越高（即緯度越低），方位變化越快；（2）當天體距角時，其方位變化最慢；（3）當天體介于出沒與東西圈之間時，其方位變化緩慢。21小結(jié)（1）當天體中天時，其高度變化最慢，其方位變化最快；（2）當天體過東西圈時，其高度變化最快，（3）當天體距角時，其高度變化最快，其方位變化最慢。（4）當天體介于出沒與東西圈之間時，其方位變化緩慢。22第二節(jié) 太陽周年視運動Solar annual apparent motion 一、太陽周年視運動的成因 地球除自轉(zhuǎn)外，每年(約365.2422日)還繞太陽自西向東公轉(zhuǎn)一周，由此而引起太陽

11、每年相對地球自西向東運動一周的現(xiàn)象稱為太陽周年視運動。 231黃道（ecliptic）：地球公轉(zhuǎn)軌道面與天球截得的大圓，亦即太陽周年視運動的軌跡。黃道平面與天赤道平面的夾角2327，該角稱為黃赤交角obliquity of the ecliptic黃道與天赤道交于兩個點，稱兩分點。太陽赤緯由S變?yōu)樗?jīng)過的一點稱春分點（vernal equinox），另一點為秋分點（autumnal equinox）。 24在黃道上距兩分點90的兩個點，稱兩至點。太陽赤緯為N時所經(jīng)過的一點稱夏至點。另一點為冬至點。 25二、太陽周年視運動的規(guī)律 1運動規(guī)律 日期分、至點赤經(jīng)RA赤緯Dec北半球日照說明3月21日

12、春分0 0晝夜相等北半球天文春季開始太陽北赤緯開始逐漸增大。 6月22日夏至902327N晝長夜短北半球天文夏季開始。太陽北赤緯開始逐漸減小。9月23日秋分180 0晝夜相等北半球天文秋季開始太陽南赤緯開始逐漸增大。12月22日冬至2702327S晝短夜長北半球天文冬季開始。太陽南赤緯開始逐漸減小。262太陽周年視運動為不等速運動 太陽從春分點運行到秋分點（180）需要約186天，而由秋分點運行到春分點（180）則需要約179天，兩者相差7天。所以，太陽在周年視運動的全過程中為不等速運動。 273四季和四季星空劃分 太陽赤緯周期性的變化，使地球產(chǎn)生了四季，即地球上的冷暖主要取決陽光的直射和斜射

13、（與太陽赤緯有關(guān)），而不是地球距太陽的遠近。每年6月22日前后（地球接近遠日點） 28三、在周年視運動中太陽赤經(jīng)、赤緯的變化 由于太陽在黃道上作不等速的周年視運動，而且黃道與天赤道又有一個2327的夾角，所以在太陽周年視運動中其赤經(jīng)、赤緯的日變化量是不相等的。 春分點前后d RA54.3 ； 夏至點前后d RA62 . 3 ；秋分點前后d RA53 . 8 ； 冬至點前后d RA66 . 6 。在近似計算時，太陽平均赤經(jīng)日變化量可取1。 29四、太陽視運動的軌跡是一條連續(xù)的球面螺旋線 由于太陽周日視運動和周年視運動是同時存在的，因此，我們所見太陽視運動是這兩種運動的合運動。太陽視運動的軌跡是連

14、續(xù)的球面螺旋線，其變化范圍不超過2327N和2327S的赤緯平行圈。因此，該兩赤緯平行圈分別稱為北回歸線（或夏至線）和南回歸線（或冬至線）。 30第三節(jié) 行星、月亮視運動簡介 行星和月亮除了參與周日視運動外，還有它們自身的運動。從地球上看到行星（月亮）的相對運動現(xiàn)象稱之為行星（月亮）視運動。 一、行星視運動簡介1 行星相對太陽的視運動通常人們以日地連線為基準來考察行星視運動（planet apparent motion）。31上合東大距西大距最亮日最亮日下合ES 從地球上看地內(nèi)行星偏離太陽的距角達最大時稱為大距，行星位于太陽東邊稱為東大距，日沒后見于西天為昏星。行星位于太陽西邊稱為西大距，日出

15、前見于東天為晨星。金星（Venus）大距時，其角距約為4548，因此，從地球上所見金星總是在太陽的附近。 金星的最亮日在東大距后約35日和西大距前約35日左右 。分別稱為下合前最亮日和下合后最亮日。 當金星運行在東大距與下合前最亮日和下合后最亮日與西大距之間時，白晝有可能觀測到金星而用于天文定位。 金星的動態(tài)日期可從航海天文歷的“天象紀要”中查到。32二、月亮視運動簡介 月亮是地球的衛(wèi)星，它自西向東地繞地球運轉(zhuǎn)，其運行的軌道是一個橢圓，該橢圓平面與天球截得的大圓稱為白道（moons path）。白道面與黃道面的平均角距約為509，稱為黃白交角（obliquity of the moon path）。 33白道與黃道交