2010年第三講地球科學(xué)概論天球和天球坐標(biāo).

1、地球科學(xué)概論T 林文實(shí)中山大學(xué)大氣科學(xué)系20102010 年 9 9 月通知: 1010 月 110110 不上課I五、天球和天球坐標(biāo)(丄)天球(Celestial Sphere ):為研究天體的位置和運(yùn)動而引進(jìn)的一個假想的圓球，稱為大球。宇宙空間中的各個大體同地球上的觀測者的距 離都不相同，由于天體和觀測者間的距離與觀測者隨地球 在空間中移動的距離相比要大的多，所以看上去天體似乎 都離我們一樣遠(yuǎn)，仿佛散布在以觀測者為中心的一個圓球 的球面上，我們所看到的是天體在這個巨大的圓球的球面 上的投影位置，這個圓球就稱為天球。(2)寸匕天極和南天極(north and south celestial

2、pole)地球自轉(zhuǎn)軸向北和向南的延長線分別與天球的交點(diǎn)。(3)天頂和天底的勰者處的天文垂線向上和向下的延長線分別與天球(4)天赤道( (celestial equator)地球赤道平面向外延伸與天球相交所確定的大圓。(5)時角h：沿天赤道從子午圈的垂足向西測量到通過天體的時圈 的垂足酹角度，即在天赤道上，觀測站與天體的時差。(6)地平( (horizontal)在觀測者的位置上，垂直于觀測點(diǎn)天文垂線的平面與 天球相融大圓。垂直于地平面并通過天頂及北天極的大五、天球和天球坐標(biāo)(7)子午(meridi2 2地平坐標(biāo)系(Hoiizontal(Hoiizontal CoordinateCoordina

3、te ) )天頂北天極天子午圈地平坐標(biāo)系是以天 文地平為參考圈，以北 點(diǎn)為基本點(diǎn)的天球坐標(biāo)系。南天體在天球上的位 置以天頂角Z和方位角( (P來描述。其中方位角是 以北點(diǎn)為起點(diǎn)沿順時針 方向計(jì)量的。3赤道坐標(biāo)系(Equatorial Coordinate )北大極赤道坐標(biāo)系是以天赤 道為參考圈，以春分點(diǎn)為 基本點(diǎn)的天球坐標(biāo)系。赤緯，沿通過天體S的時圈測出的從天赤道到 天體的角度；5 0：自天赤道向北8 f=2mv(osinqm m 為物體質(zhì)量f f 為地轉(zhuǎn)偏向力的大小v v 為物體的水平運(yùn)動速度分量3 為地球自轉(zhuǎn)的角速度sinsin 是正弦函數(shù)ill*地礙區(qū)對于地面擁有水平運(yùn)動方向速度分垂直于

4、物體速度的 水平分量方向北半球向右 南半球向左P0）從春分到秋分期間3q)cosz0為負(fù)，心6,日出時刻在早上 6 6 時以前北半球（00）從秋分到春分期間（dv（）cosf（）為正，z0f()=115arccostt（以度春分日和秋分日全球晝長和正午太陽高度北極太陽光線g;:.北極圈 型竺乞七北回歸線9066 34晝長丘時 00 分12 00121212120000000000:陽:、J光A6634:O線4308zA Ap :： :r * H = 4535rcos/0=一tgcptgE 0.16642f()= arccos(-/9/g) = 5.325即5時22分1晝長2to為10小時44分

5、日出時刻：12-t0=12時5時22分=6時38分 日沒時刻：12+t0=12時+5時22分=17時22分4308,6634z光46。522326%正午太陽高度迪球公轉(zhuǎn)示龍(3)季節(jié)與五帶季節(jié)形成的天文原因：地球繞日公轉(zhuǎn)和地 軸與黃道面成 6666。3*3*的傾角，同時地軸 傾斜方向在空間始終不變地球公轉(zhuǎn)示意圖(3)季節(jié)與五帶天文季節(jié)中國古代多以立春、立夏、立秋、立冬為四季的開始在北半球的溫帶地區(qū)，一般 3 35 5 月為春季，6 68 8 月為夏季，9 9月為秋季, 1212 月至次年 2 2 月為冬季312：OUT 15 太陽卷IlM/l亦 S上.a尺仆力各分日 M分日席后的3. 2. 5

6、三個11走牝車從的缶*12月22日林治 丸陽尢血財(cái)生南 圧上it一氏嗾力冬冬i uar點(diǎn)的2、1. 2三個刀赴北豐6H22日腐E 大陽無血報(bào)北回歸 純上.這一夭你力復(fù)怎的6. J 8三金內(nèi)是北豐瓊的電*23日林丘.太陽無直射忌 木逋上.iX 為處分日.伏分日棺的9. 10 11三個、 冃是北4球的秋#.迪球公轉(zhuǎn)示龍氣候季節(jié)中國的氣候季節(jié)最早是由張寶汗(1934)(1934) 研究的。他在中國四季之分配一文中，提出 以候(五天)平均氣溫低于 1010 C C 為冬季, 高于 2222 C C為夏季，10102222 C C 之間為春 秋過渡季，并劃出各地四季的長短。印度的四季當(dāng)?shù)貧庀笈_卻是這樣劃

7、分的:干冷季（丄 2 2 月至次年 2 2 月）干熱季（3 3 月至 5 5 月）西南雨季（6 6 月至 9 9 月）東北雨季（1010 月至 1111 月）。南北回歸線極晝極夜地球天文五帶劃分的依據(jù)是有無太陽直射，有無 極晝、極夜現(xiàn)象。五帶：熱帶.北溫帶、北寒帶、南溫帶、南寒帶。有太陽直射的地區(qū)屬熱帶，有極晝夜現(xiàn)象的地區(qū) 屬于寒帶，（3）季節(jié)與五帶溫帶即無太陽直射，也無極晝夜現(xiàn)象。(3)季節(jié)與五帶有陽光直射無極晝極夜無南極圏. 匕極圈北溫帶地球上的!LWf極ft(3)季節(jié)與五帶iM兩r球煉r球射!*urLurL射HIHHIHJtftw無原子時以物質(zhì)的原子內(nèi)部發(fā)射的電磁振蕩頻率 為基準(zhǔn)的時間計(jì)

8、量系統(tǒng)。原子時的初始?xì)v元規(guī)定為 1951958 8 年 1 1月 1 1 日世界時 0 0 時，秒長定義為 efe-133efe-133 原子 基態(tài)的兩個超精細(xì)能級間在零磁場下躍 遷輻射91926317709192631770 周所持續(xù)的時間。九九、時間太陽日：地球同一經(jīng)線相臨兩次面向太 陽所用的時間，為 2424 小時對于地面上不同地理經(jīng)圈的地方，它們 的子午圈是不同的，時間也就不同。因 此，以地方子午圈為基準(zhǔn)所決定的時間, 叫做地方時。在同一計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)，同一瞬間測得地球 上任意兩點(diǎn)的地方時刻之差，在數(shù)值上等于著兩點(diǎn)的地理經(jīng)度差O區(qū)時，一種按全球統(tǒng)一的時區(qū)系統(tǒng)計(jì)量的時間。將全世界經(jīng)度每相隔

9、1515 度劃一個區(qū)域，這樣一共有 2424 個區(qū)域。在每個區(qū)域內(nèi)都采用統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)， 稱為“區(qū)時o o 而相鄰區(qū)域的區(qū)時則相差 1 1 個小時。時區(qū)的計(jì)算方法：由此地的經(jīng)度除以 15,15,余數(shù)大于或等于 7 7 5,5,商加一，在東經(jīng)即為東幾區(qū)，在西經(jīng)即為西幾區(qū)，若余數(shù)小于 7 7 5,5,即商就為時區(qū)。例當(dāng)東 3 3 區(qū)為 8 8 時 2020 分,那么東 1111 區(qū)為 1616 時 2020 分.東；西: +西 +*2.5 N T1西0*7中 時 區(qū)東rE東十180*東:西十葉九、 時間區(qū)區(qū)區(qū)九、時間世界時：由于通訊和有關(guān)學(xué)科的需要，如 在氣象工作中對氣象要素的觀測和全球天 氣，氣候的分析研究，須取全球一致的時 間進(jìn)行，因而就以格林威治天文臺本初子午線為準(zhǔn)的地方時，作為全球的標(biāo)準(zhǔn)時,這就是世界時。也稱格林尼治時間全世界常規(guī)氣象觀測規(guī)定在世界時 0000 時, 0 06 6時，1212 時，1818 時同時觀測我國釆用北京所在的東八時區(qū)的區(qū)時作為標(biāo) 準(zhǔn)時間，稱為北京時間。北京時間是東經(jīng) 120120 度經(jīng)線