武汉大学：《大地测量学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 坐标系统与实践系统

武汉大学2.1地球的运动Wuhan University第二章坐标与时间系统从不同的角度，地球的运转可分为四类：一与银河系一起在宇宙中运动一在银河系内与太阳一起旋转一与其它行星一起绕太阳旋转（公转）一地球的自转（周日视运动）天文学的基本概念（预备知识）

1 2.1 地球的运动 从不同的角度，地球的运转可分为四类： 天文学的基本概念（预备知识） – 与银河系一起在宇宙中运动 – 在银河系内与太阳一起旋转 – 与其它行星一起绕太阳旋转（公转） – 地球的自转（周日视运动） 第二章 坐标与时间系统

武汉大学预备知识Wuhan University天球的基本概念所谓天球，是指以地球质心0为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。在天文学中，通常均把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。建立球面坐标系统，如图2一1所示参考点、线、面和园

2 预备知识 ⚫ 天球的基本概念 所谓天球，是指以地球质心O为中心，半 径 r为任意长度的一个假想的球体。在天文学 中，通常均把天体投影到天球的球面上，并 利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天 体之间的关系。 建立球面坐标系统，如图2－1所示. ⚫ 参考点、线、面和园

武汉大学Wuhan University1TN黄道201天球赤道十TSPs图2一1 天球的概念3

3 图2－1 天球的概念

武汉大学Wuhan University天轴与天极米地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点P和Ps称为天极，其中P~称为北天极，Ps为南天极。天球赤道面与天球赤道米通过地球质心0与天轴垂直的平面称为天球赤道面。天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球柜交的大圆称为天球赤道。天球子午面与子午圈米含天轴并通过任一点的平面，称为天球子午面天球子午面与天球相交的大园称为寸天球子午

4  天轴与天极 地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点 PN 和 PS 称为天极，其中 PN 称为北天极， PS 为南天极。  天球赤道面与天球赤道 通过地球质心O 与天轴垂直的平面称为天球赤道面。 天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球相 交的大圆称为天球赤道。  天球子午面与子午圈 含天轴并通过任一点的平面，称为天球子午面. 天球子午面与天球相交的大园称为天球子午圈

武汉大学WuhanUniversity时圈米通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。黄道米地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大园称为黄道。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约为23.5度。黄极米通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南天极的交点称为南黄极

5  时圈 通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。  黄道 地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大园称为黄道。 黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约为23.5度。  黄极 通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点， 称为黄极。其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南 天极的交点称为南黄极

武汉大学WuhanUniversity春分点与秋分点米黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。视太阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球赤道的交点称为春分点，用表示。在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道面，是建立参考系的重要基准点和基准面米赤经与赤纬地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的夹角为赤经

6  春分点与秋分点 黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。视太 阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球 赤道的交点称为春分点，用γ表示。 在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道 面，是建立参考系的重要基准点和基准面  赤经与赤纬 地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为 赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的 夹角为赤经

武汉大学WuhanUniversity地球的公转：开普勒三大运动定律一运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上；一在单位时间内扫过的面积相等；一运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。春分点太阳远日点近日点地球秋分点

7 地球的公转：开普勒三大运动定律： — 运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上； — 在单位时间内扫过的面积相等； — 运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数

武汉大学WuhanUniversity地球的自转的特征：（1）地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体（见下图），其锥角等于黄赤交角ε=23.5，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。岁差使春分点每年向西移动50.3"X

8 地球的自转 的特征： (1) 地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动） 地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结 果。假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于 日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极 发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体 （见下图），其锥角等于黄赤交角ε=23.5 ″ ，旋转周 期为26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对 于空间的长周期运动。岁差使春分点每年向西移动 50.3″

武汉大学Wuhan University岁差26000年章动18.6年9.21"23.5黄道Te0赤道C

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武漢溪大学WuhanUniversity月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小园，而是类似园的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21"的短周期运动。这种现象称为章动。考虑岁差和章动的共同影响：真旋转轴、瞬时真天极、真天球赤道、时真春分点。考虑岁差的影响：瞬时平天极、瞬时平天球赤道、瞬时平春分点。10

10 月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道 与月的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的 大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄 极旋转的轨道不是平滑的小园，而是类似园的波浪曲 线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6 年，且振幅为9.21″的短周期运动。这种现象称为章动。 考虑岁差和章动的共同影响：真旋转轴、瞬时真天 极、真天球赤道、瞬时真春分点。 考虑岁差的影响：瞬时平天极、瞬时平天球赤道、 瞬时平春分点