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1、关于简易天球仪使用方法第1页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-242 2本辑的主要内容天球仪是什么仪器？有什么作用？天球仪是什么仪器？有什么作用？天球仪的构成和使用天球仪的构成和使用如何观察天球仪上的天体周日运动？如何观察天球仪上的天体周日运动？天球坐标系：第一赤道坐标系、第二赤道坐标系天球坐标系：第一赤道坐标系、第二赤道坐标系 地平坐标系，银道坐标系地平坐标系，银道坐标系认识一些天球标志点：南北天极、南北黄极、南北银极认识一些天球标志点：南北天极、南北黄极、南北银极第2页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-243 3满天星，亮晶晶，一颗一颗数
2、不清满天星，亮晶晶，一颗一颗数不清仰望壮丽的星空，无疑是孩提时代最早引起好奇心的自然景象之一仰望壮丽的星空，无疑是孩提时代最早引起好奇心的自然景象之一天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星浩瀚的宇宙，永远是古今诗人冥想、吟咏的宝藏浩瀚的宇宙，永远是古今诗人冥想、吟咏的宝藏坐地日行八万里，巡天遥看一千河坐地日行八万里，巡天遥看一千河瞻望深远，追求真理是古今圣哲永无止境的探索、构思和践行的追索目标。瞻望深远，追求真理是古今圣哲永无止境的探索、构思和践行的追索目标。第3页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-244 4过去的观星辅助工具过去的观星辅助工具活
3、动星图又可以称为旋转星图，是一种简易便携的观星工具；它是由一活动星图又可以称为旋转星图，是一种简易便携的观星工具；它是由一个可转动的星盘底座与一个带椭圆开口与时间刻度的圆盘组成，它能显个可转动的星盘底座与一个带椭圆开口与时间刻度的圆盘组成，它能显示不同日子和时间实际所见的星空示不同日子和时间实际所见的星空活动星图的窗口需依据观星者所处纬度做特别的设计，观测者也活动星图的窗口需依据观星者所处纬度做特别的设计，观测者也要选择最接近观测地纬度的活动星图才能适用。要选择最接近观测地纬度的活动星图才能适用。第4页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-245 5什么是天球仪什么是天球
4、仪天球仪是什么仪器？天球仪是什么仪器？天球仪即天球的模型，是一种用于天球仪即天球的模型，是一种用于航海航海、天文教学和普及、天文教学和普及天文知识天文知识的辅助仪器的辅助仪器；利用利用它表述天球的各种坐标、天体的视运动以及它表述天球的各种坐标、天体的视运动以及观察观察一些实用天文问题。一些实用天文问题。天球仪承载哪些信息？天球仪承载哪些信息？在在天球仪的天文天球仪的天文圆球面上绘有全天圆球面上绘有全天8888星座星座、低至五等、低至五等的亮星的亮星星名、主要星名、主要星云星云星团、星团、中国中国古天文的三垣廿八宿古天文的三垣廿八宿及赤道、黄道、赤经圈和赤纬圈等几种及赤道、黄道、赤经圈和赤纬圈等
5、几种天球天球坐标系的刻度坐标系的刻度。内部内部的小的小地球地球仪仪，地轴与天轴同轴，地轴与天轴同轴，便于理解天球的概念。便于理解天球的概念。正规的天球仪，有地平圈、子午圈等，便于赤道坐标系与地平坐标系的转换；普及型的简正规的天球仪，有地平圈、子午圈等，便于赤道坐标系与地平坐标系的转换；普及型的简易天球仪，则没有地平圈等，但球面上的星座、黄道、赤道、银道、经纬圈等仍一应俱全。易天球仪，则没有地平圈等，但球面上的星座、黄道、赤道、银道、经纬圈等仍一应俱全。左下图是正规的天球仪左下图是正规的天球仪普及型天球仪有什么作用？普及型天球仪有什么作用？适用于天文适用于天文科普科普、地理教学、地理教学；利用它
6、来表述利用它来表述天球天球的各种坐标，天体的视运动的各种坐标，天体的视运动和观察和观察一些实用的天文问题一些实用的天文问题，以及日常生活中，以及日常生活中需要知晓需要知晓的的天文、时间等信息天文、时间等信息。天球仪还是查阅中国古天文星官位置的实用工具天球仪还是查阅中国古天文星官位置的实用工具透明的天球仪宜在明亮的环境下观看，周围白色，避免表面反射光；忌夜晚、透明的天球仪宜在明亮的环境下观看，周围白色，避免表面反射光；忌夜晚、暗室、背光暗室、背光第5页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-246 6天球仪的构成和使用天球仪的构成和使用星球在天球仪上的位置是怎么标示的？星球在
7、天球仪上的位置是怎么标示的？以天极和春分点作为天球定向基准的坐标系以天极和春分点作为天球定向基准的坐标系。天球仪上经过春分、秋分点的赤经圈上有天球仪上经过春分、秋分点的赤经圈上有赤纬刻度赤纬刻度，间隔，间隔1010；天球仪赤道上有天球仪赤道上有0 02424时角时角刻度，间隔刻度，间隔1h1h；还有；还有0 0360360赤经赤经刻度，间隔刻度，间隔1515时角时角0 0h h与赤经与赤经00不重合不重合，因，因1 1回归年回归年=365.2422=365.2422天天360360天球天球仪上的仪上的星象星象和从天空中看到的星象和从天空中看到的星象以及以及SkymapSkymap等星图上的天体
8、位置左右等星图上的天体位置左右相反相反（内外镜像）（内外镜像）,这是这是因因为我们为我们从天球从天球仪仪外看天球的缘故外看天球的缘故,但这对于了解天象并无但这对于了解天象并无大大影响。影响。一些显著移动的天体如行星、彗星、小行星、月球一些显著移动的天体如行星、彗星、小行星、月球等等是不标示在是不标示在天球仪天球仪上的，上的，它们各有自己的运行轨迹和周期它们各有自己的运行轨迹和周期，它们在星空的位置都是显著变动的。，它们在星空的位置都是显著变动的。因为地球表面是曲面，加上气象、环境等影响，因为地球表面是曲面，加上气象、环境等影响，不是任何地方都能看到不是任何地方都能看到8888星座全部的，理论上
9、可认为赤道地星座全部的，理论上可认为赤道地区能看到全部；区能看到全部；赤纬赤纬-40-40以南的星座以南的星座 在北半球不易看到在北半球不易看到 。天球仪天球仪使使天文天文知识形象化、平面图解立体化知识形象化、平面图解立体化，对天象能有更直观的、立体的认识，容易理解局部与整体的，对天象能有更直观的、立体的认识，容易理解局部与整体的关系。关系。计算机星图（如计算机星图（如SkymapSkymap、CyberskyCybersky等）是平面的，失真度大，缺乏实体感，但它有更大的信息量，可以分层次地等）是平面的，失真度大，缺乏实体感，但它有更大的信息量，可以分层次地选择要显示的内容，便于动态演示，更
10、新快。二者相辅相成。选择要显示的内容，便于动态演示，更新快。二者相辅相成。第6页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-247 7赤赤纬纬标标注注 在在过过春春分分点点的的赤赤经经圈圈上上时角、赤经标注时角、赤经标注 在天赤道上在天赤道上普及型普及型 透明天球仪透明天球仪第7页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-248 8黄道线上每隔一定距离黄道线上每隔一定距离有红色日期标注有红色日期标注这是太阳在黄道上这是太阳在黄道上所处位置的日期所处位置的日期第8页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-249 9如何观察天球仪上的天体周日运
11、动？如何观察天球仪上的天体周日运动？人在地球上看天，人在地球上看天，天体的天体的周日运动周日运动是一种是一种天体视运动天体视运动，因此与地球的自转方向相反。，因此与地球的自转方向相反。地球自转是地球自转是自西向东，自西向东，天体的天体的视视运动就是自东向西运动就是自东向西，东升西落，东升西落。时光不能倒流，时间永远是时光不能倒流，时间永远是“走向未来走向未来”，时序方向总是与视运动方向一致。，时序方向总是与视运动方向一致。我们看地球仪与看地图的规则是一样的，都是面向北方，我们看地球仪与看地图的规则是一样的，都是面向北方，“上北下南，右东左西上北下南，右东左西”；太阳与地球相对运动，所；太阳与地
12、球相对运动，所以在地图或地球仪上太阳视运动方向与地球转动方向相反，是自右向左；但是我们身在地球北半球面向南方看太以在地图或地球仪上太阳视运动方向与地球转动方向相反，是自右向左；但是我们身在地球北半球面向南方看太阳，虽然太阳视运动仍是自东向西，看起来却是自左向右了。南回归线以南地区则相反，阳，虽然太阳视运动仍是自东向西，看起来却是自左向右了。南回归线以南地区则相反，改变面对方向就改变了改变面对方向就改变了左右方向左右方向。星图是将恒星的球面视位置投影在平面所构成的图。我们看星图（如星图是将恒星的球面视位置投影在平面所构成的图。我们看星图（如SkymapSkymap，CyberskyCybersk
13、y等），比地图要复杂等），比地图要复杂些，星图有些，星图有 N N、E E、S S、W W、Z(Z(或或F)F)多种观察模式，通常白天取多种观察模式，通常白天取S S，夜晚取，夜晚取N N，早晨看，早晨看E E，傍晚看，傍晚看W W，看全天取，看全天取Z(F)Z(F)；当；当S S在图的底部时，相当于观察者面向南方，在图的底部时，相当于观察者面向南方，“上北下南，右西左东上北下南，右西左东”，天体视运动方向仍然是自东向西，天体视运动方向仍然是自东向西即自左向右，与地图或地球仪不一样了。如果即自左向右，与地图或地球仪不一样了。如果N N在底部，星图方向就与地图一样了。在底部，星图方向就与地图一样
14、了。N N、E E、S S、W W、在星图上的相、在星图上的相对位置总是逆时针方向对位置总是逆时针方向当我们从天球仪外看天球仪表面（凸面）图文时，相当于看星图的镜像，即当我们从天球仪外看天球仪表面（凸面）图文时，相当于看星图的镜像，即“上北下南上北下南 右东左西右东左西”天体视运天体视运动好像是顺时针转动了。如果看天球仪凹面图文（反字），就是动好像是顺时针转动了。如果看天球仪凹面图文（反字），就是“上北下南上北下南 右西左东右西左东”，与星图相同了；除特殊，与星图相同了；除特殊说明外，通常以凸面图为准。说明外，通常以凸面图为准。简言之，简言之，星图：星图：“上北下南，右西左东上北下南，右西左东
15、”，天体视运动方向，天体视运动方向 自左向右移动自左向右移动 天球仪：天球仪：“上北下南，右东左西上北下南，右东左西”，天体视运动方向，天体视运动方向 自右向左移动自右向左移动镜像变化，不会改变天体的赤经、赤纬镜像变化，不会改变天体的赤经、赤纬。第9页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241010看看凹面图形是啥样看看凹面图形是啥样凹面图文凹面图文 上北下南上北下南 右西左东右西左东天体视运动方向天体视运动方向 自东向西自东向西 顺时针顺时针第10页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241111天球坐标系（1）以以地平圈地平圈为基圈为基圈子午
16、圈子午圈为主圈为主圈南点为主点的坐标系称为南点为主点的坐标系称为地平坐标系地平坐标系；天文学中习惯从南点起按天文学中习惯从南点起按顺时顺时针方向针方向量度。量度。由于周日视运动由于周日视运动天体的天体的地平坐标地平坐标不断发生变化。另一方面不断发生变化。另一方面对不同的对不同的观测者观测者由于铅垂线由于铅垂线方向的不同方向的不同就有不同的地平坐标系就有不同的地平坐标系同一天体也就有不同的地平坐标。同一天体也就有不同的地平坐标。地球赤道平面延伸后与天球相交的大圆地球赤道平面延伸后与天球相交的大圆称为天赤道。天赤道的极称为天极。天赤道是称为天赤道。天赤道的极称为天极。天赤道是赤道坐标系赤道坐标系中
17、的基圈中的基圈北天极北天极P P 是赤道坐标系的极是赤道坐标系的极；第一赤道坐标系第一赤道坐标系的主圈是的主圈是子午圈子午圈主点是天赤道与子午圈在主点是天赤道与子午圈在地平圈地平圈之上的交点之上的交点F F，是右旋坐标系是右旋坐标系 时角时角是在天球赤道自西向东由是在天球赤道自西向东由0 0小时至小时至24 24 小时小时第二赤道坐标系第二赤道坐标系的主点是春分点的主点是春分点它是黄道对赤道的升交点它是黄道对赤道的升交点过春分点的过春分点的赤经圈赤经圈就是该坐标系的主圈就是该坐标系的主圈 是是左旋坐标系。左旋坐标系。这两种系统的第一坐标都是赤纬这两种系统的第一坐标都是赤纬它它们的第二坐标们的第
18、二坐标即时角即时角t t 和赤经和赤经，之间的关系为之间的关系为s=t+s=t+式中式中s=F s=F 为春分点为春分点 的的时角时角即测站的地方恒星时。即测站的地方恒星时。第11页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241212天球坐标系（2）天体的周日运动不影响春分点与天体之间的相对位置天体的周日运动不影响春分点与天体之间的相对位置因此也就不会改变天体的赤经和赤纬因此也就不会改变天体的赤经和赤纬而在不同的测站而在不同的测站不同的观测时间不同的观测时间天体的天体的时角时角却是变化的。所以却是变化的。所以在各种星表中通常列出的都是天体在各种星表中通常列出的都是天体在在第
19、二赤道坐标系第二赤道坐标系中的坐标中的坐标赤经和赤纬赤经和赤纬供全球各地的观测者使用。供全球各地的观测者使用。在有关在有关恒星动力学恒星动力学和星系结构的某些理论工作中和星系结构的某些理论工作中常常采用一种常常采用一种球面球面坐标系坐标系银道银道坐标系坐标系，银赤交角银赤交角i=6236i=6236银经银经不从升交点量起不从升交点量起而取银河中心方向而取银河中心方向(人马座人马座)为银经的起算点为银经的起算点量度方式按左旋坐标系的规定。量度方式按左旋坐标系的规定。以黄道为基圈以黄道为基圈春分点为主点以及过春分点的黄经圈为主春分点为主点以及过春分点的黄经圈为主圈的坐标系圈的坐标系称为称为黄道坐标
20、系黄道坐标系。黄道坐标系黄道坐标系属于左旋坐标系。黄道坐标系的基圈和主圈随著旋转属于左旋坐标系。黄道坐标系的基圈和主圈随著旋转天球一起作天球一起作周日运动周日运动同同第二赤道坐标系第二赤道坐标系相似相似天体的黄道天体的黄道坐标不会因观测时间和观测地点的不同发生变化。坐标不会因观测时间和观测地点的不同发生变化。黄赤交黄赤交角角23.523.5第12页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241313认识一些天球标志点（认识一些天球标志点（1 1）南北天极南北天极 天赤道的几何极称为天极。天赤道是赤道坐标系中的基圈天赤道的几何极称为天极。天赤道是赤道坐标系中的基圈北天极北天极
21、P P 是赤道坐标系的极是赤道坐标系的极地球自转轴延伸到天球上的位置地球自转轴延伸到天球上的位置,就是天球的北极和南极就是天球的北极和南极像转动中的陀螺一样像转动中的陀螺一样,地球的自转轴在太空中地球的自转轴在太空中并非并非固定固定,而是以而是以2576525765年的周期在转动年的周期在转动,这个运动称为岁差这个运动称为岁差；因此因此春分点春分点 和天球北极的位置亦会非常缓慢地移动和天球北极的位置亦会非常缓慢地移动南天极南天极北天极北天极第13页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241414认识一些天球标志点（认识一些天球标志点（2 2）南北黄极南北黄极 太阳在一年
22、中运行的轨迹叫做黄道，如果把黄道当成赤道来建立坐标系的话，这个坐标系就叫太阳在一年中运行的轨迹叫做黄道，如果把黄道当成赤道来建立坐标系的话，这个坐标系就叫黄道坐标系黄道坐标系，黄道坐标，黄道坐标系的南北两个极点就叫北黄极和南黄极系的南北两个极点就叫北黄极和南黄极黄赤交角黄赤交角23.523.5；北黄极北黄极18h 66.518h 66.5在在天龙座，天龙座，南黄极南黄极6h -66.56h -66.5在在剑鱼座剑鱼座第14页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241515认识一些天球标志点（认识一些天球标志点（3 3）南北银极南北银极 天球天球上距银道上距银道9090的
23、点称为银极的点称为银极银赤交角银赤交角62366236北银极北银极13h 272413h 2724在后发座内在后发座内，南银极南银极 1h-2724 1h-2724在在玉夫座内玉夫座内银道经过的星座银道经过的星座 共共2626个，跨度在个，跨度在2020以上的有以上的有1010个星座：个星座：1.1.天鹅座天鹅座 51 2.51 2.仙后座仙后座 45 3.45 3.船帆座船帆座 40 4.40 4.麒麟座麒麟座 38.7 38.7 5.5.船尾座船尾座 37.3 6.37.3 6.天鹰座天鹰座 32.27.32.27.御夫座御夫座 29.129.18.8.天蝎座天蝎座 28.99.28.99.半人马座半人马座 25.610.25.610.人马座人马座 23.523.5第15页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-241616参考文献参考文献中国业余天文学家手册中国业余天文学家手册 冯克嘉冯克嘉 杜升云杜升云 堵锦生堵锦生 编编 高等教育出版社高等教育出版社19931993 百度百科百度百科 天球仪天球仪 天球坐标系天球坐标系 三元四象二十八宿三元四象二十八宿部分图片从网络下载部分图片从网络下载第16页，讲稿共17张，创作于星期二2017-2-242017-2-24感感谢谢大大家家观观看看第17页，讲稿共17张，创作于星期二