地球科学Ⅱ›天体与宇宙

天体的坐标系

Celestial Coordinates

什么是天球?
💡 把天空当作一个巨大的球
①假设夜空所有星都在同一距离上的虚拟球 = 天球
②地球自转 → 天球看上去每天转一圈
③天球中心 = 观察者 / 天赤道 = 地球赤道的延伸
④天北极 = 地轴北端延长线与天球的交点(在北极星附近)
⑤为表示星的位置,需要坐标系

比较

📊地平坐标系 vs 赤道坐标系
类别地平坐标系赤道坐标系
基准观察者的地平线天赤道
坐标1方位角(A)赤经 α(时)
坐标2高度(h)赤纬 δ(度)
时间变化随时间变化不变
用途观测时确认位置星表、天文台
周日运动与时角
37
0
🌍 关键关系
①天北极的高度 = 观察者的纬度φ(首尔:φ=37.5° → 北极星高度=37.5°)
②时角H = 子午圈向西测量的角
③H=0 → 星在子午圈上 = 中天(最高时刻)
④星从东方升起、中天后向西方落下
⑤恒星时(ST)= 赤经(α)+ 时角(H)
中天高度的计算
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中天高度公式
h中天 = 90° - |φ - δ|
中天高度 = 90° − |纬度 − 赤纬|
📐 首尔的中天高度示例
①首尔纬度 φ = 37.5°
②夏至太阳(δ = +23.5°):h = 90° − |37.5° − 23.5°| = 76°
③冬至太阳(δ = −23.5°):h = 90° − |37.5° −(−23.5°)| = 29°
④这就是夏天太阳高、冬天太阳低的原因!
拱极星与永不上升星
拱极星条件
δ > 90° − φ
赤纬大于(90°−纬度)的星永不下落
永不上升条件
δ < φ − 90°
赤纬小于(纬度−90°)的星永不上升
🌟 首尔的示例
①首尔(φ=37.5°):拱极条件 δ > 52.5° → 赤纬≥52.5°的星永不下落
②永不上升条件 δ < −52.5° → 赤纬≤−52.5°的星永不上升
③赤道(φ=0°):无拱极、无永不上升 — 所有星都升落
④北极(φ=90°):δ>0°的星全都拱极 — 24小时可观测
总结
中天高度
h = 90° - |φ - δ|
所有中天问题的核心公式
🎯 考试要点
①中天高度 = 90° − |φ − δ|(务必记住!)
②天北极高度 = φ(纬度)
③拱极星:δ > 90° − φ(永不下落)
④永不上升星:δ < φ − 90°(永不上升)
⑤恒星时(ST)= α(赤经)+ H(时角)