第一章 地理坐标与天球坐标

地球概论任课教师：王小鹏授课时间：2010年秋季AnIntroductiontoTheEarth授课内容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AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标第一节地理坐标1.地球上的基本点和圆地心地轴南极和北极AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标纬线和经线•一切垂直于地轴的平面同地面相割而成的圆，都是纬线，所有纬线互相平行，大小不等。通过地心的纬线最大，即赤道。•一切通过地轴的平面同地面相割而成的圆，都是经圈，所有的经圈大小相同。它们都在南北两极相交，并被南北两极分为两个半圆，这样的半圆叫经线。本初子午线通过英国伦敦格林尼治天文台的经线，被称为本初子午线，即0°经线1.地球上的基本点和圆AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标经线和纬线纬线平面垂直于地轴，经线平面都通过地轴AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标英国Greenwich天文台，现为天文博物馆天文台内展出早期的天文望远镜、星象图和天文钟等AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标通过Greenwich天文台内古老的天文望远镜观察宇宙即通过Greenwich天文台的本初子午线(0°经线)。第一章地理坐标与天球坐标theTime-Ball：此球每天下午1点整落下，供附近泰晤士河上船只对时之用AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标天文台入口AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标2.地球上的方向和距离⑴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；地平方向即地平线方向，可以粗略的认为地平方向就是人眼的水平视方向。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑵地球上的距离•海里——经线1分的弧长（1海里代表1分），经线全长为60海里×180=10800海里，赤道周长为60海里×360=21600海里•公里——1°经线为111.1Km——地球周长为40000Km，1°经线的长就等于40000/360°Km。•华里——1华里指经线1°之长的1/200，即地球周长的1/80000。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标3.经度和纬度•是经线和纬线的“编号”，本身代表一种角度⑴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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑵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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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；与纬度的余弦成正比。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标经线的间隔随纬度增大而减小AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标4.地理坐标•一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标；•地理坐标是表示地面上的位置的一种科学方法。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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,116ºEAnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标第二节天球坐标1.天球⑴天球：以地心为球心，以任意远为半径的假想球体，表示天体运动的辅助工具。是整球和圆球；分地心天球和日心天球。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑵天球的视运动天球周日运动；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；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。太阳周年运动：由于地球公转，使太阳在天球上形成的以一年为周期的位置移动，叫做太阳周年运动，方向向东。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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。1AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标天球的视运动左：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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标春：中天狮子太阳飞马夏：天蝎中天太阳猎户秋：飞马中天太阳狮子冬：猎户中天太阳天蝎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。^AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑶天球上的圆和点三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；地平圈：地平圈是通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。它把天球分成可见和不可见两部分。天赤道：天赤道是地球赤道平面的无限扩大，天球相割而成的天球大圆。天赤道分天球为南北两半球。黄道：黄道是地球公转的轨道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。它就是太阳周年运动的视行路线。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标大圆的极点：地平圈两极：天顶(Z)和天底(Z′)天赤道的两极：天北极(P)和天南极(P′)黄道的两极：黄北极（K）和黄南极（K′）•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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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）。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标大圆的远距点：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AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑷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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标天球上的距离球面坐标的一般模式由基圈、始圈和终圈构成球面三角形AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标练习1.地理坐标的基圈是____，始圈是____。2.国际上规定,把通过英国伦敦格林尼治天文台原址的经线,定为___度经线，又叫____线。3.东西半球的划分，习惯上以西经___度和东经__度的经线为界。4.从地球的北极上空观察地球,逆时针方向叫做向___，从地球的南极上空观察地球，逆时针方向叫做____。5.在地球上某地建造一座房屋，四壁门窗皆向南开，该地应为___在地球上某地，一抬脚便向北走，该地应为____。6.美国阿拉斯加的安科雷季(61ºN，159ºW)位于新西兰首都惠灵顿（41ºS，175ºE）的①西北方；②东北方；③东北偏北方；④西北偏北方；AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标7.甲地（0º,90ºE）位于乙地（0º，90ºW）的①东方；②西方；③可东可西；8.如果以通过北京（116º19′E）的经线为本初子午线，那么现在的0º经线将是____。9.经线就是：①子午线；②子午圈；③经圈。10.亚洲大陆上最北点为切柳斯金角(77º43′N)，最南点为皮艾角(1º17′N)，最东点为迭日涅夫角(169º40′W)，最西点为巴巴角(26º3′E)，请问亚欧大陆东西的经度差，南北的纬度差各是多少?AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标11.图2-2中注目0º经线和0º纬线，已知图中的经纬度间隔均为10º，试填空⑴A点的经度___，纬度____，位于习惯上的____半球、____半球。⑵B点的经度____，纬度____，位A点的_____方。⑶在图中标出C点（20ºN，10ºW）和D点（10ºS，15ºE）的位置，D点位于C点的___方。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标12.天轴是_____的延长线，它同天球相交的两点是_____、_____。13.天赤道是_____平面同天球的交线；子午圈是_____平面同天球的交线。14.天球周日运动的方向是_____，周期为_____。15.天体的高度是天体相对于____的方向和角距离；天体的方位是天体所在的____相对于____的方向和角距离；第一章地理坐标与天球坐标AnIntroductiontoTheEarth2.天球坐标（1）球面坐标系概说以基圈、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。第一章地理坐标与天球坐标AnIntroductiontoTheEarth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。AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑵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：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）AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标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）天体的地平坐标：高度和方位AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标⑶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”）AnIntroductiontoTheEarth第一章地理坐标与天球坐标(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