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天赤道与卯酉圈相交在哪两点?
黄道面:
通过天球中心所作与地球公转轨道面平行的平面。
黄道:
黄道面与天球所交的大圆。
黄赤交角:
黄道与天赤道的交角,约为23o26′。
黄极:
黄道的极点,称为北黄极和南黄极。
二分点:
黄道与天赤道的两个交点,称为春分点和秋分点。
太阳沿黄道由南向北通过天赤道的交点为春分点,由北向南的点称为秋分点。
二至点:
黄道上与二分点相距90o的点。
事实上是黄道上的最北点和最南点,分别称为夏至点和冬至点。
与观测地点有关的点(有地方性):
天顶、天底、四方点
与观测地点无关的点:
天极、黄极、二分点、二至点
与观测地点有关的圈:
地平圈、子午圈、卯酉圈、地平经圈
与观测地点无关的圈:
天赤道、黄道
基圈:
任意选定的大圆。
主圈(始圈):
任意选定过基圈极的大圆,或任意选定与基圈垂直的大圆。
主点(原点):
基圈与主圈的一个交点。
副圈(终圈):
经过给定点与基圈垂直的大圆。
第一坐标:
给定点与天球中心连线与基圈的夹角。
第二坐标:
主圈与副圈所夹的二面角。
9.地平坐标系
地平高度h天顶距z(h+z=90o)
方位角A,依左手系度量。
(Z,A)
10.时角坐标系
天赤道(无地方性);
主圈:
子午圈(有地方性);
主点:
天赤道与子午圈在地平圈以上的交点,称为上点。
赤纬δ或极距p,δ+p=90o。
时角t,左手系度量。
[性质]
赤纬不随观测地点的变化而变化。
恒星赤纬不随时间变化而变化。
观测点纬度、观测时间均影响时角。
11.赤道坐标系
赤纬
赤经(右手系)
12.黄道坐标系
黄纬
黄经(右手系)
13.比较:
14.地理坐标有三种表示方法:
即天文坐标、大地坐标和地心坐标。
15.天文坐标系
天文子午面:
经过天极和天顶(铅垂线)方向的半平面,即子午线所在平面。
本初子午面:
Greenwich子午线所在之子午面。
天文纬度:
当地铅垂线与天球赤道面之间的夹角(φ)
天文经度:
观测者当地的天文子午面与本初子午面之间的夹角(λ)
正高:
沿铅垂线到大地水准面的距离(HZ)
观测者纬度=点面夹角
特点1:
以客观存在的自然物征为基础;
特点2:
一点的坐标不能用其它点的坐标推导出;
特点3:
用于大地测量。
16.大地坐标系
基点:
建立在参考椭球体-地球的几何模型之上。
参考椭球体:
是对地球近似的旋转椭球体。
不同国家和地区采用不同的参考椭球体。
参心:
椭球中心(与地心不一定重合)。
赤道面:
过参心与椭球短轴垂直的平面。
大地纬度:
法线与参考椭球赤道面的夹角(B)
大地经度:
大地子午面与起始大地子午面构成的二面角(L)
大地高:
法线到参考椭球面的距离(H)
特点1:
参考椭球体是一数学表面;
特点2:
坐标可以相互推算;
特点3:
法线不一定过参心(椭球性质);
特点4:
用于计算和地图投影。
17.地心坐标系
以地球质心为原点。
(一般球坐标系)
地心纬度:
与地心的联线和赤道面之间的夹角(Ψ)
地心经度:
当地子午面与起始子午面之间的二面角(λ)
地心距:
到地心的距离(r)
与当地地理特征无关;
用于测量及描述飞行器的运动。
18.比较:
天体视运动a
1.天体的周日视运动-恒星最主要的视运动
成因:
我们把天体由于地球自转而引起的坐标变化称为天体的周日视运动。
现象:
天体周日视运动的轨迹是一些相互平行的圈,称为周日平行圈。
2.拱极星;
出没天体;
不升的星:
3.天体中天:
天体经过观测者的子午圈时称为中天。
经过包括天极、天顶的那半个子午圈时,称为上中天;
经过包括天极、天底的那半个子午圈时,称为下中天。
4.天体上中天的几种情况:
在天顶以南,天赤道以北上中天:
在天顶和天赤道以南上中天:
在天顶以北,即天顶与天极之间上中天:
5.太阳的视运动:
1)太阳的视运动是以下两个运动的叠加:
由地球自转引起的周日视运动
地球公转引起的周年视运动
2)太阳的周年视运动:
因地球公转引起的太阳在恒星背景上的相对运动。
每天运行0.9856度。
太阳的周年视运动是四季更替和昼夜长短变化的原因。
太阳的周年视运动是四季更替的原因。
不同纬度同一日期的昼夜长短不同
天文春季,纬度越高,白天越长
3)天文春季太阳北半球上中天时地平高度的变化
北回归线以北:
北回归线以南:
6.月球的视运动
由月球公转和地球公转引起的视运动
7.恒星月,交点月与近点月
恒星月:
月球绕地球平均公转周期,为27.32166天。
交点月:
月球从黄白交点出发再返回到黄白交点的周期,为27.21222天。
近点月:
月球从近地点出发再返回到近地点的周期,为27.55455天。
交点月<
恒星月<
交点退行,近地点进动
8.月相变化的周期称为朔望月,平均长度29.5306天。
月球绕地球平均公转周期27.32166天,称为恒星月。
朔望月与恒星月为什么有长达两天的差别?
9.月相:
月球自转周期与公转周期一致,因而月球总是以相同的一面向着地球。
10.月球的天平动:
定义:
在月球的运行过程中,地球上的观测者能发现月面边沿有前后摆现象,从而使人们能多看到一部分月面,称为月球的天平动。
1)纬天平动:
原因:
月球赤道与白道有夹角
周期为交点月(27.21222天)
2)经天平动:
月球公转速度不均匀
周期为近点月(27.55455天)
天体视运动b
1.日、月食形成的机理
黄经条件(朔望条件):
在地心黄道坐标系中,日食发生时,月亮黄经与太阳黄经几乎相等,即在朔日;
月食发生时,月亮黄经与太阳黄经相差几乎等于180°
,即在望日。
黄纬条件(交点条件):
月球的运行轨道白道相对黄道有一个幅度达5°
09′的摆动,当月亮离开黄道面时,日、月、地不能在一条直线上,所以发生日月食时,月亮要几乎满足既在白道上又在黄道上,月亮要在白道和黄道的交点附近。
2.日食:
日月相合于黄白交点附近。
月食:
日月相冲于黄白交点附近。
3.太阳系内的行星
•同向性:
行星按反时针方向绕太阳公转。
太阳本身也以同一方向自转。
•共面性:
行星公转的轨道面非常接近于同一平面。
•近圆性:
除水星和冥王星外,其它所有行星的绕日公转轨道都很接近于圆轨道。
4.凌日:
内行星在下合的时候,从地球上看去有时会从日面经过,这种现象叫做凌日。
5.地内行星的视运动
6.地外行星的视运动(运动方向相反)
21下面是昏星的是_ABC_J__。
22下面是晨星的是_DEFG___。
.A.内行星上合之后;
.B.内行星东大距;
.C.内行星东大距之后;
.D.内行星下合之后;
.E.内行星西大距;
.F.内行星西大距之后;
.G.外行星合之后,西方照之前;
.H.外行星西方照之后,冲之前;
.I.外行星冲之后,东方照之前;
.J.外行星东方照之后,合之前;
7.会合周期
内行星连续两次上合或者两次下合的时间间隔
T:
行星公转周期
E:
地球公转周期
S:
会合周期
外行星连续两次合或冲的时间间隔
8.行星的观测
行星总是在黄道附近运行。
行星一般比恒星亮。
行星闪烁小,亮度比较稳,而较亮的恒星总是不停地闪烁。
9.沙罗周期
•223个朔望月(6585.32115日)和242个交点月(6585.35670日)的长度几乎相等,用回归年来表示是18年零11日多一点。
这个周期被称作沙罗周期。
•沙罗周期是相同条件交食的发生周期
时间
1.时间测量的方法
以地球自转为基础的时间计量系统
1)恒星时
恒星日:
春分点在天球上连续两次上中天的时间间隔。
(地方性!
)
性质一:
若假设春分点在天球上的位置保持不变,则恒星日是地球的真实自转周期。
(360度)
性质二:
恒星时等于春分点的时角。
性质三:
由任一恒星的位置可推算恒星时
性质四:
任一瞬时的恒星时等于该瞬时上中天的恒星的赤经。
平太阳:
1周年视运动轨迹是天赤道而不是黄道;
2天赤道上运行的速度均匀;
3运动周期等于一个回归年。
按照上述性质,如果有一台按恒星时走动的钟表,再用一架望远镜瞄准子午圈,观测每一颗上中天的恒星,就可以用它们的赤经来校正钟表的指示的时刻,这就是天文测时的基本原理。
当然,测出来的时间是恒星时。
2)平太阳时
真太阳日:
(时、分、秒)真太阳中心连续两次上中天的时间间隔
特点:
长短不一原因1:
太阳周年视运动速度不均匀
原因2:
黄道与天赤道有交角,投影不均匀
平太阳日:
平太阳连续两次上中天的时间间隔
长短相同
平太阳是假想的,无法直接观测。
天文台用天文学方法测定的仍然是恒星时,然后通过理论换算为平太阳时。
这一过程称为测时。
时差:
平太阳时和真太阳时之间的时间差
一年内,时差出现4次零值和4次极值(二极大和二极小)
民用时:
把子夜算作一天的开始,和平太阳时相差12小时
3)转换:
1回归年=365.2422平太阳日=366.2422恒星日
4)平子夜恒星时:
平太阳下中天这个特殊时刻的恒星时
每平太阳日恒星上升每天提早4分钟
已知某一瞬时民用时,求相应于该时刻的恒星时
已知某一瞬时的恒星时,求相应于该时刻的民用时
2.地方时:
地球上任两点某一瞬时地方时之差就可以用基准星的时角差表示。
时角差等于该两地点的地理经度差。
3.区时:
方法:
以本初子午线为标准,从西经7.5o到东经7.5o为零时区,以零时区边界分别向东、向西每隔经度15o划一个时区,全球共划分成24个时区。
各时区以中央经线的地方民用时为本区的区时。
4.日界线:
若由东向西过日界线,+1天;
若由西向东过日界线,-1天。
5.时间服务的三大任务:
测时守时授时
6.时间计量系统的基本要素:
所依据的物质运动;
基本单位;
历元
历法
1.为什么要编制历法
指导农业生产服务宗教祭祀方便社会生活记录历史事件
1回归年=365.242199…平太阳日
1朔望月=29.530587…平太阳日
2.历法研究的对象:
平太阳日
朔望月月:
以月球绕地球公转运动为基础的时间单位。
回归年年:
以地球绕太阳公转运动为基础的时间单位。
3.阳历:
儒略历格里历史书上的日期
太阴历:
阴阳历:
置闰,19年7闰二十四节气以月相定日序以中气定月序
坐标与时间改正
1.坐标必要的修正(改动)
1)蒙气差:
由于蒙气差的存在,导致我们所观测到的白天长度大于实际长度。
2)视差:
观测者在两个不同位置看到同一天体的方向存在差别。
可以利用这种差别测量天体距离
周日视差:
由于地球自转或由天体的周日视运动所产生的视差。
恒星的周年视差:
地球与太阳间的距离在恒星处的张角。
秒差距:
当恒星的周年视差为1秒时,定义D为1秒差距,作为度量天体间距离的单位。
3)光行差:
由于地球运动引起的星光方向细微的变化,是地球公转的又一有力证明!
4)岁差:
地球在日、月、行星引力作用下,发生陀螺运动。
导致春分点在黄道上西移,回归年比恒星年略短。
(黄道、赤道的交点西退)
日月岁差:
太阳和月球对赤道隆起部分的吸引力造成
行星岁差:
行星引力的作用使黄道面发生微小变化
回归年比恒星年略短
5)章动:
月球轨道面位置的变化是引起章动的主要原因。
6)极移:
日月引力及大气、海洋(外因)及地球内部结构(内因)的作用造成的地球瞬时自转轴在地球本体内的运动。
2.时间的改正(了解)
1)世界时系统(UT):
以地球自转为依据的时间计量系统
地球自转轴方向是变化的岁差、章动、极移…
地球自转速度也发生变化
(1)长期减慢0.0016秒/百年,3.7亿年前每年400天。
(2)不规则运动机理尚不清楚。
[较大]
(3)季节变化春天较慢,秋天较快。
[较大]
2)历书时系统(ET):
以地球公转为依据的时间计量系统
秒长:
1900年岁首12h瞬时的回归年度长度的.9747分之一。
均匀,秒长固定。
但观测复杂,测量慢,且精度不高。
3)国际原子时系统(TAI):
以原子运动为依据的时间计量系统
国际制秒(SI秒):
1秒为铯原子基态的两能级间在零磁场下跃迁辐射的9,192,631,770周所持续的时间。
起始点:
1958年1月1日UT0hUT=ATI-0s.0039
4)协调时系统(UTC):
以SI计时,用UT1修正的时间计量系统
跳秒:
使UTC和UT1的时刻之差保持在±
0.9秒以内
应用:
国际天线无线电通信业务中的标准时间IERS决定是否闰秒(跳秒),跳秒的首选日期是每年的12月31日和6月30日,或者是3月31日和9月30日。
地球自转长期趋势变慢,TAI总是超前,更多的情况是负闰秒
5)力学时系统(TDT&
TDB):
TDT=TAI+32.184s
天文观测
1.星空划分:
1)星座:
1928年,国际天文学联合会决定,将全天划分成88个星区,叫星座。
星座名称是由亮星组成的图形,结合神话故事,用人物、动物和器具给予命名的。
在这88个星座中,沿黄道天区有12个星座。
北天29个星座。
南天有47个星座。
命名:
星座+希腊字母或数字,字母数字排序按亮度进行。
如:
北极星-小熊座α
2)星官:
为了认识星辰和观测天象,把天上的亮星几个一组,每组给定一个名称,这样的恒星组合称为星官。
在众多的星官中,有31个占有很重要的地位,这就是三垣二十八宿。
(中国)
2.四季星空
四季星空变化的原因:
地球和太阳的相对位置不断变化。
因此,一年中晚上相同时刻,不同季节所对应的恒星时不同,因此看到的星象也是不一样的。
3.天文观测手段
•人类对天体的观测,主要是接收来自天体的电磁波或电磁辐射。
不同的手段,可以接收不同波段的电磁波;
而通过对电磁波信息的分析,可以得到天体的各种性质。
设备:
1)光学望远镜
•望远镜对人视力范围的扩展(140个光子,1/24秒)
•分类:
折射,反射,折反射
2)射电观测:
射电望远镜基本原理
射电干涉仪
甚长基线干涉仪(VLBI)
综合孔径射电望远镜
4.空间天文观测
•突破地球“大气窗口”的限制,可进行全波段观测(原γ射线观测受限)
•按照观测波段的不同,分为:
红外天文学、紫外天文学、X射线天文学、γ射线天文学等。
5.天体光度测量
若相邻星等亮度为等比级数,则N等比N+1等星亮2.512倍
普森公式:
E:
于0等星相差的倍数
M:
相差的等级数
在标准距离d(10个秒差距,32.6光年)处,恒星的亮度为绝对亮度(真亮度),对应的星等为绝对星等M。
6.天体光谱测量
•确定天体的化学组成
–绝大多数主序恒星的元素丰度基本相同,氢约占71%,氦约占27%
•确定恒星的温度
–恒星的光谱与恒星的外层温度有关。
•确定恒星的压力
–当压力增大时,会使谱线出现压力致宽,而且光谱里还会出现新的谱线。
•测定恒星的磁场:
将光源置于强磁场中,光谱线会产生“分裂”效应。
测定天体视向速度和自转:
谱线红移
7.天体的距离测量
•三角视差法(较近恒星)即解三角形
•分光视差法(可拍到光谱的恒星,数万秒差距以内)
•造父周光关系测距法(范围可达1000万光年左右):
变星:
量天尺
•谱线红移测距法(百亿光年):
天体红移与距离的关系为:
式中Z为红移量,c为光速;
d为距离;
H为哈勃常数,目前定为H=50~80千米/(秒·
兆秒差距)。
太阳系(水金地火小,木土天海冥)
1.太阳的结构:
内核(核反应区)辐射区对流区太阳大气
内核:
热核反应,产能区
辐射层:
能量通过辐射传播
对流层:
能量通过对流传播
光球:
光亮的球层,温度6000K,存在黑子、光斑
色球:
温度比光球高,红光很强,有耀斑、日珥(越向外温度越高)
日冕:
百万度,射电辐射主要来源
太阳风:
从日冕不断地向行星际空间发射出的稳定的粒子流。
太阳风对地球磁场有很大影响。
2.太阳(耀斑)对地球的影响:
对地球上的电讯有强烈的干扰;
对正在太空遨游的宇航员有致命的威胁;
在地球大气高层产生极光。
3.类地行星、巨行星、远日行星的特点:
1)类地行星:
它们离太阳相对较近,质量和半径都较小,平均密度则较大。
表面都有一层硅酸盐类岩石组成的坚硬壳层,对于没有大气的星球(如水星),其外貌类似于月球,密布着环形山和沟纹;
而对于像有浓密大气的金星,则其表面地形更像地球。
2)巨行星:
木星和土星,它们拥有浓密的大气层,在大气之下却并没有坚实的表面,而是一片沸腾着的氢组成的"
汪洋大海"
。
所以它们实质上是液态行星。
3)远日行星:
天王星、海王星、冥王星,它们拥有主要由分子氢组成的大气,通常有一层非常厚的甲烷冰、氨冰之类的冰物质覆盖在其表面上,再以下就是坚硬的岩核。
4.九大行星运动的主要特点:
•水星:
1天=2年
•金星:
自转方向与其它行星相反,1年=2天
•火星:
自转和地球十分相似,火星的一年约等于地球的两年。
•木星:
自转速度非常快,自转轴几乎与轨道面相垂直。
木星的一年大约相当于地球的12年。
•土星:
自转很快
•天王星:
自转轴几乎与公转轨道面平行,昼夜交替和四季变化也十分奇特和复杂
•海王星:
接近正圆形,和黄道面的夹角很小
冥王星:
扁长的椭圆形,轨道与黄道面有17度左右的交角,侧向自转
5.九大行星的主要物理性质:
(见课件)
恒星、星系与宇宙
1.恒星温度与颜色的关系:
色温度:
一定波段内的连续谱形状与恒星相同的绝对黑体的温度。
测定:
在谱线中找出最明亮的部分对应的波长,便可推算出恒星的表面温度。
表面温度测量:
维恩位移定律
2.赫罗图:
恒星的光度和温度的关系
以绝对星等为纵坐标
以光谱型或表面温度的对数为横坐标
光度高而温度低的巨星和超巨星在右上角;
光度低而温度高的白矮星在左下角
90%的恒星为称左下主序星。
2.恒星演化:
如它的质量小于1.44个太阳质量就将成为白矮星
如果它的质量在1.44~2太阳质量之间就会成为中子星
质量超过2太阳质量,就会形成黑洞
–恒星的诞生,主序星,红巨星,新星,白矮星,中子星,黑洞
3.恒星的能源–主序星–红巨星(氢核聚变)
4.银河系的结构:
银河系是指包括太阳系在内的庞大的恒星系统,大约包含两千亿颗星体,其中恒星大约一千多亿颗。
四周扁平为银盘,中间隆起为银核,其余为银晕。
5.宇宙大爆炸及证据(可以证明宇宙大爆炸理论的观测依据):
星系退行:
通过光谱观测发现,遥远的星系均以很高的速度在彼此退行。
这表明星系系
统处于一种膨胀状态。
天文学家据此进一步计算出宇宙的年龄约为200亿光年。
宇宙时标:
用放射性年代学的方法测得月岩和最老的陨石年龄均为46亿年;
由恒星演
化模型导出的银河系中最老的恒星年龄为150亿年,迄今用各种独立的方法对不同天体测定
的时标均在由星系的速度—距离关系所确定的宇宙年龄200亿年以内,这说明宇宙年龄是有
限的。
宇宙中的氦和氘:
通过比较原始星际气体的观测发现,在银河系和许多河外星系中,轻
元素氦的同位素氘相对于氢的数量基本上是均匀分布的。
这和许多重元素的非均匀分布形成
了鲜明的对比,用宇宙大爆炸理论解释就是:
因为大爆炸后最初几分钟内预期出现的高温高
密状态极易导致轻元素的合成;
而重元素则是在众多的恒星内核深处合成,直到发生超新星
爆发时才大量散布开来的,它们相对于氢的数量不会是均匀分布的。
射电星系:
60年代用综合孔径射电望远镜进行的大量观测表明,具有星系级能量的暗
弱射电源的数目,比射电源空间均匀分布假设所预期的多很多,即射电星系在空间实际上不
是均匀分布的。
由此推断,在宇宙学时标上,射电星系是从较强的源演化成较弱的源的。
微波背景辐射:
发现宇宙间存在背景辐射,是温度相当于2.74K的黑体辐射,一般称为
3K微波背景辐射。
这种辐射正好解释为宇宙早期炽热火球的暗淡余光。
按照大爆炸理论,
随着宇宙的膨胀,原始火球的炽热的黑体辐射,势必拉长波长,降低温度,导致今天在微波
段观测到不足3K的背景辐射。
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