天文學天球與天球坐標第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二◆特點：1）與直觀感覺相符的科學抽象；2）天體在天球上的位置只反映天體視方向的投影；3）天球上任意兩天體的距離用其角距表示；4）地面上兩平行方向指向天球同一點。5）中心：觀測者，地球，或太陽一、天球概念1、天球的概念：以觀測者為中心，無窮遠為半徑，為研究天體的位置和運動而引進的一個與人們直觀感覺相符的假想圓球。第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二2、天球的旋轉地球自轉天球的周日視運動天軸北天極;南天極北極星(小熊)周日圈;赤道圈第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二

★★★球面三角基礎知識1.球面上的圓

（大圓、小圓）定理：

任何平面和球面的交線都是正圓。定義：

通過球心的平面與球面的交線，是直徑最大的圓，叫做大圓。不通過球心的平面與球面的交線，叫小圓。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二2.球面上兩點的距離

球面上兩點間大圓弧的長度叫球面上兩點的距離。第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二3.球面上圓的極

與圓所在平面相垂的球直徑與球面相交的兩個點。

大圓的極點：通過球心與大圓所在平面相垂的直線與球面的兩個交點。第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二3、天球上的基本點圈1、天極(p、p,)和天赤道(Q、Q,)2、天頂(Z)天底(Z,)和真地平3、天子午圈、四方點、和卯酉圈4、黃道和黃極5、二分點和二至點6、天極在天球上的位置h北＝φ第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二1）天極和天赤道（celestialpoleandequator）天極PP’

：過天球中心做一與地球自轉軸平行的直線（天軸），它與天球相交的兩點為天極。天赤道QQ’

：過天球中心做一與天軸垂直的平面（天赤道面），它與天球相交的大圓為天赤道。北天極P南天極P’QQ’天赤道第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二2）天頂、天底和真地平（vertex，nadir＆realhorizon）天頂Z

：過天球中心做一直線與觀測點的鉛垂線平行，交天球于兩點，位于觀測者頭頂的一點稱天頂。天底Z’

：與天頂相對的另一交點為天底。真地平：過天球中心做一與鉛垂線垂直的平面，與天球相交的大圓為真地平。北天極P南天極P’QQ’天赤道天頂Z天底Z’真地平第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二3）天子午圈、四方點、卯酉圈天子午圈(celestialmeridian)：過天極和天頂的大圓。四方點(directionpoint)

：天子午圈與真地平相交的兩點為南北點(靠近北天極的為北點)。天赤道與真地平相交的兩點為東西點。北天極P南天極P’QQ’天赤道天頂Z天底Z’真地平子午圈北點N南點S西點W東點E第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二3）天子午圈、四方點、卯酉圈卯酉圈：過天頂和東西點所做的大圓。第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二由于地球的自轉，恒星在天上每天旋轉一圈，這運動稱為周日視運動。13第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二4）黃道與黃極（ecliptic＆eclipticpole）黃道：過天球中心做一與地球公轉軌道平面平行的平面為黃道面，與天球相交的大圓為黃道。黃極：黃道所對應的兩個極點。黃赤交角：黃道與赤道的交角。ε＝230.5第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二春分點和秋分點北半球中緯度地區，太陽在春分秋分時正好位于天赤道上，正東升起，正西落下，晝夜等長。15第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二離心率+傾斜的軌道=！16第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二5）二分點、二至點二分點：黃道與天赤道的兩個交點。春分點；秋分點二至點：黃道上與二分點相距900的另兩個點。夏至點；冬至點黃道第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二當地的地理緯度等于北極星的高度。第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二觀測北極星高度定地理緯度小熊星座ɑ星（即北極星）距天北極很近極距約為４９’。只要測出北極星的高度，經一些必要的修正其值就是測點的地理緯度。只要得用簡單的測角器測量北極星的高度也可得到地理緯度的概值。這樣的測定最大誤差約為±４９’第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二二、天球坐標系地平 坐標系時角 坐標系赤道 坐標系黃道 坐標系第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二◆◆◆地理坐標系基圈—赤道；主圈（始圈）—本初子午線；坐標值—經度和緯度緯度的度量－從赤道沿經線向北的稱北緯，０°～９０°N;向南的稱為南緯度，０°～９０°Ｓ。同一緯線上有相同的緯度。習慣上０°～３０°的地區，稱為低緯，３０°～６０°為中緯，６０°～９０°為高緯。經度的度量－是該點子午面和本初子午面之間的夾角。經度的度量，從本初子午線沿赤道向東度量的稱為東經，０°～１８０°Ｅ；向西度量為西經０°～１８０°Ｗ。同一經線上有相同的經度。東西半球的劃分不是以本初子午線劃分的而是以２０°Ｗ和１６０°Ｅ劃分的。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二地平高度h:

由真地平沿過天體的地平經圈向天頂、天底量度（00

—±900）（天頂距Z):Z＝900－h

方位角A:

起始點：南點北點由北點或南點沿真地平順時針度量到過天體的地平經圈（00

–3600）1、地平坐標系(地平高度h或天頂距Z，方位角A)基本點：天頂天底基本圈：真地平真地平某一天體北點優點：簡單易懂；缺點：坐標因天球的周日視運動而不停改變。第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二

基本點：天極

基本圈：天赤道赤緯(Dec)δ：由天赤道沿過天體的赤經圈向北＆南天極方向度量（00-±900）時角t：起始點－子午圈與天赤道邊的交點Q’。由起始點沿天赤道順時針量至天體所在赤經圈（0h

–24h）2、時角坐標系(赤緯δ，時角t)某一天體第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基本點：天極基本圈：天赤道赤緯

（DEC)δ：同上赤經（RA）α：起始點-春分點（SpringEquinox）.

由春分點沿天赤道逆時針方向量至天體所在赤經圈（0h

–24h)2、赤道坐標系(赤經α，赤緯δ)第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二春分點的時角：

tr＝(α＋t)第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基本點：黃極基本圈：黃道黃緯β：由黃道沿過天體的黃經圈向北和南黃極度量（00

—±900）黃經λ：起始點-春分點由春分點沿黃道逆時針量至天體所在黃經圈與黃道的交點（00-3600)3、黃道坐標系(黃經λ，黃緯β)第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二4、銀道坐標系(銀經L，銀緯b

)第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二關于本課程：星空運轉與周日視運動；天球和天球坐標系；時間與歷法；天文望遠鏡；太陽、地球、太陽系；恒星的形成和演化；白矮星、中子星和黑洞；銀河系；星系和宇宙；地外生命與地外文明。30第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二梅西耶星表查爾斯·梅西耶（CharlesMessier，1