天球仪使用实验报告文档格式.docx
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认识天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成,如图a1.1所示。
图中,①天球;
②子午圈;
③天赤道;
④黄道;
⑤地平圈;
⑥竖环;
⑦底座;
⑧螺旋。
p21345p′687图a
1.1天球仪构造示意2
(1)天球)天球是天球仪的主体部分。
球体的直径根据需要而定。
大型天球仪观测者可
以进入球内进行观测,通常使用的天球仪直径约30厘米,只能从球外向里观测。
天球可
以绕一根贯穿圆球中心的轴旋转,这个轴称为天轴,天轴两端有轴承,装在子午线圈上,用
以支持天球的旋转。
球面上绘有国际通用的星座和4等以上的主要亮星,其中著名的亮星
注有中文专名。
除此之外,球面上还绘有天赤道、赤纬圈、赤经圈和黄道等基圈和辅圈。
其中,天球正中的大圆是天赤道,每隔1时(即15°
)有一条赤经线与天赤道垂直,赤经
线的经度值标注在天赤道上。
和天赤道平行的小圆是赤纬圈,间距为10°
,赤纬值也标明
在赤纬圈上。
和天赤道斜交约23°
26′的大圆为黄道,其上标有黄经和日期,表示一年中
太阳在黄道上的位置。
因此,可在天球仪上读取任一天体的赤道坐标和黄道坐标。
此外,
天球上还绘有一些特殊的点(如天南极和天北极、黄北极和黄南极、春分点及秋分点),
以及部分星座图形、肉眼可见的星团和星云及银河等。
(2)子午圈)子午圈是通过天极
固定在天球上并与天赤道垂直的大圆,子午圈与天赤道正交,上面刻有自天赤道到两极0°
—90°
的刻度,刻度数值与赤纬圈的度数相对应,可以在子午圈上读取任意天体的赤纬。
子午圈的最高点是天顶,与之对应的最低点是天底。
天
顶和天底连线即测点的铅垂线。
天子午圈决定了正南正北的方向原点,是量度方位的基准。
子午圈为地平坐标和赤道坐标所共有,据此可进行两种坐标之间的换算。
(3)地平圈)天
球仪上宽边的水平圆环代表地平圈,固定在支架的竖环上,并和竖环垂直,可以读取任意天
体中天时的高度。
地平圈与子午圈交于南、北两点,与天赤道交于东、西两点,合称四方点,
代表地平的四个方位。
地平圈上自南点起,由东向西标有从0°
—360°
的刻度,表示地平
经度(方位角)。
(4)支架)支架包括竖环和底座两部分。
半圆竖环是支架的中坚部分,
它既固定地平圈,又支持子午圈,并且还与支架的底座相连,从而使天球仪连成一个整体。
底座支点向上延伸的方向线即是观测点的沿垂线,它与天球面交于天底和天顶两点。
2、天
球仪的校正、天球仪的校正,包括纬度、方位和时间三项校正。
校正后,显示在天球仪地平
圈之上的部分就是当时当地所见的实际星空,就可以按图索骥,进行观测。
(1)纬度校正)
凡是与观测地点有关的问题,都必须对天球仪进行纬度的校正。
因为天极的地平高度等于
观测地的地理纬度,所以,只要转动子午圈,使仰极在北点(或南点)的高度等于当地的地
理纬度,这就能使天球仪正确显示地面上某点的观测者所见的星空。
(2)方位校正)3
对天球仪进行纬度校正后,移动天球仪,使天球仪上的方位与当地的实际方位相重合,即使
地平圈上所注的东南西北四个正方位和当地实际方位相符合。
这样,天球仪上所显示的星
空就与当地的实际星空相一致了。
(3)时间校正)由于星空除随观测地点而异外,还随
观测时间而变化。
若需讨论具体时刻的天象,还必须对观测时刻进行时间校正。
要使天球
仪上的星空与观测时间的星空相符合,首先在黄道上找到当日视太阳的位置,并将当日视
太阳置于午圈下(此时即显示该日正午的星空),然后按照正午前一小时向东转15°
,正
午后一小时向西转15°
的比例,转动天球仪,调整到观测时刻。
此时,出现在地平圈以上
的星空,就是当地可观测的星空。
①如果观测时刻是地方恒星时,先将春分点置于午圈之
下,在天赤道上找到与给定的观测时刻相对应的赤经数,然后按天球仪转动到该时刻经线
与午圈重合即可。
②如果观测时刻是地方视时,先在黄道上确定当日太阳的位置,然后将
太阳置于午圈之h下。
假如地方视时小于12,向东转动天球仪,转动的时间角度等于12h
减地方视时;
假如地方视时大于12h,向西转动天球仪,转动的时间角度等于地方视时减
12h的差值。
③如果观测的时刻是地方平时,那么要根据时差校正视时,再按照上面的方法
校正。
如果是“北京时间”,那么要根据经度差校正为地方平时,再校正为视时,最后按
照上述方法天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成正。
四、实验操作指导实
验操作指导1、利用天球仪求算天体的位置、本实验提示1:
在使用天球仪求算天体位置
及求解相关天文问题时,必须将天球仪调整到与观察者坐标系统相符合的位置,即进行天
球仪的校正。
(1)读取恒星赤经和赤纬的近似值)①在天球仪上找到所要确定的恒星。
②
将它转到午圈的下面,在天赤道上读出它的赤经值,在午圈上读出它的赤纬值。
(2)已知
赤经和赤纬找出某恒星)①按已知赤经值在天赤道上找出它所在的赤经线,转动天球仪,
使其位于午圈下边。
②在午圈上找出已知赤纬度数,则刻度下边的星就是要找的某星。
本
实验提示2:
在天球仪上找已知的赤纬值时,如遇非整赤经线可以采用内插法加以确定,
赤经亦同,从而能够确定所求恒星的大致位置。
在求解类似的天文问题时,也可以采用这一
方法。
(3)读取某日的太阳黄经、赤经和赤纬的近似值)读取某日的太阳黄经、①在黄
道上找到某日的点,该点即太阳某日在天球上的视位置,就可直接在黄道上读出太阳的黄
经值。
②按读取恒星赤经、赤纬的方法读得太阳的赤经和赤纬。
(4)量度两星间的角距离)
①张开圆规两脚对准要量度的两颗星。
②将两脚移到天赤道或黄道上,即可读出两星间的角
距离。
4
(5)已知纬度φ,求某恒星时某恒星的地平高度和方位角),①按照当地纬度调整天极
高度。
②按照所给恒星时做天球仪时间校正,将星空固定,找到所求恒星。
③确定天顶位
置,用细绳连接天顶和恒星并与地平圈相交,在地平圈上的方位刻度,就是其方位角;
同时
用两脚规量出此刻度处至该星的角度,就是地平高度。
本实验提示3:
例如,求在重庆(φ
=29°
36′n)地方恒星时7h50m时,天狼星的地平高度(h)和方位角(α)各是多少?
位
角约为21°
。
时刻某一恒星的(6)已知恒星时,求该时刻某一恒星的时角)已知恒星时,
求该时刻某一恒星①将天球仪做时间校正,并使天球仪固定不动。
②找到所求恒星,其赤
经线与午圈在赤道上所夹的弧段即为该星的时角。
本实验提示4:
本实验提示5:
求恒星
时时刻某一恒星的时角,实际上就是求该时刻某恒星在天球上的位置与午圈之间的角距离。
例如,要求地方恒星时为7h50m和4h20m时天狼星的时角时,可进行如下操作:
将春
分点从午圈起向西转7h50m(即7h50m赤经圈与午圈重合)。
这时,天狼星的赤经线与午
圈的夹角即为它的时角,约1h09m。
同样地,将可读得天狼星的时角约21h39m。
该例表明,
春分点从午圈起向西转4h20m,在天球仪可以求解赤道坐标和时间坐标之间相互转化的问题,
这种相互转化是以观测的地方恒星时为纽带的。
(7)求某地某日太阳出没时刻和出没方位、
上中天高度和昼夜时间长度)求某地某日太阳出没时刻和出没方位、①按照已知点的地理
纬度调整天极高度。
②在黄道上确定某日太阳所在的位置。
③将该日太阳置于午圈之下,
在午圈上读出太阳的上中天高度。
④转动天球仪,使太阳位于地平圈上,此时太阳位置即日
出点(在东方)或日没点(在西方)。
这两点的方位角,即为日出(或日没)的方位角。
⑤
从天赤道上计算日出点在天赤道上的投影与午圈之间的间隔时数,即上午时间长度,将其乘
以2即可得到昼长。
12h减去上午时间长度,即为日出的地方视时,再加上上午时间长度,
便可得出日没的地方视时,经过时差和经度差的改正后,可得太阳出没的标准时。
解:
按照
纬度和地方恒星时对天球仪进行校正后,利用细绳和两脚规,求得天狼星的地平高度大约为
41°
,方2、利用天球仪验证天体视运动、
(1)天体周日视运动)经过纬度订正以后,即
可在天球仪上演示天体在当地周日运动的一般情况。
绕转时,要摆正天球仪方位,使天球缓
慢转动。
可选取几个特殊纬度(如φ=90°
)和几个恒星作为代表说明问题。
本实验提示
6:
由于观测者是在天球外观察天球仪所演示的天象,因此用天球仪所模拟的天象与观测
者实际从天空中看到的天象是相反的,但这并不影响利用天球仪验证天体视运动等作用。
本实验提示7:
在天球仪上演示天体周日视运动时,由于地球自转方向为自西向东,因此
5
篇二:
天球仪的实验报告
篇三:
实验一天球仪的使用
实验一天球仪的使用
一、实验目的
学习使用天球仪,进一步巩固天球坐标系的知
识
二、实验仪器
天球仪
天球仪的构造及校准:
天球仪是一个表述各种
天体坐标和演示天体视运动的天球模型。
球面上标
有亮星的位置、星名、国际通用的星座以及几种天
球坐标系的标志和度数。
天球仪上还绘有赤道圈、
赤经圈、赤纬圈和黄道圈。
赤道圈和黄道圈的夹角
约23°
26′,两圈的交点为春分点和秋分点。
赤道
上标有赤经的刻度。
黄道上标有黄经和日期,用以
表示一年中太阳在黄道上的视位置。
天球仪的中间
轴代表天轴,它与球面相交的两点为天球的南极与
北极。
天轴的两端固定在竖直圆环上(:
天球仪使用实验报告),竖环代表子
图sh1.1天球仪午圈,用它可读取任意天体中天时的地平高度。
实验
时还可以根据观测点的地理纬度调节天极的高度。
球仪上与子午圈垂直的水平圆环代表地平圈,刻度为方位角。
子午圈与地平圈的两交点为南点与北点。
一个装置正确的天球仪必须满足以下条件:
(1)赤道圈与地平圈相交的两点分别通过正东、正西两点。
(2)东西两点与子午圈南点均相距90o。
三、仪器的使用
使用天球仪可以解决以下几类问题:
1.求已知北京地区(φ=40°
)某区时的天象。
2.粗略确定天体的赤经和赤纬。
3.已知某一天体的赤经和赤纬,确定观测时刻该天体在天球上的位置(时角、地平高度和方位角),即进行粗略的坐标变换。
4.了解地面上不同纬度处天体的视运动情况。
四、练习
1.读出以下恒星的赤经(α)、赤纬(δ)、黄经(λ)和黄纬(β):
轩辕十四、大陵五、织女星、参宿七。
2.读出在春分、夏至、秋分和冬至及实习当天的太阳的坐标:
α、δ、λ、β。
3.某类星体的α=1228,δ=+02°
13′,在天球上找到它的位置,并指出它所在的星座。
4.说明在两极地区和赤道处天体周日视运动情况,以及在3月21日、6月22日、9月23日、12月23日太阳在以上地区的周日视运动情况。
5.求在广州(φ=+23°
)老人星过天子午圈时的高度?
在北京能看到老人星吗?
6.求天狼星在恒星时s=5时的时角、地平高度和方位角。
hms7.找出观测当晚北京时间20:
00:
00时的天象。
hhm
在北京(φ=+40°
)20XX年10月1日336观测到某卫星地平高度h=30°
,方位角A=112°
,求此卫星的α、δ。
hm
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