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天赤道

更新时间:2022-12-06 12:00:37 阅读: 评论:0

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2022年12月6日发(作者:2016考研政治)

06级地球概论·第一章

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第一章

地理坐标与天球坐标

主要内容:地面上点位置及天球上天体位置的描述。

第一节地理坐标

教学目的:1.掌握地球上方向的描述方法。

2.掌握经纬线及经纬度的概念。

3.掌握地理坐标的书写方法,会使用地球仪查找经纬度。

教学难点:1.方向的描述。

2.经纬度的度量及球面坐标模式的建立。

课时:3课时。

教学过程:

地心——地球的球心0

地轴——地球的自转轴北极N

地极——地轴与地面的两个交点

南极S

一.地球上的经纬线

(一)纬线(圈)

1.概念(P1)

2.特点

(1)地球表面有无数条纬线。

(2)纬线相互平行。

∵纬线平面⊥地轴

(3)纬线大小不等。

纬圈的半径随切割平面与地心距离的增大而减小。

3.赤道

垂直于地轴并通过地心的平面与地面的交线。

赤道是纬线中唯一的大圆。

赤道将地球分为南北两半球。

4.极

地面上距离赤道最远的两点。

可视为半径为0的纬线。

(二)经线

1.概念(P2)

经圈:一切通过地轴的平面同地面相割而成的圆。

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所有经圈都是大圆。

经线:每一经圈被南北两极等分为两个半圆,每个半圆叫做经线

或子午线。

2.特点

(1)地球表面有无数条经线。

地球上的任何一点都可以看作

是某条经线与纬线的交点。

(2)所有经线大小相等。(半个大圆)

(3)所有经线相交于南北两极。

经线即连接南北两极的大圆弧。

(4)经线与纬线相互垂直。

3.本初子午线(P2)

通过格林尼治天文台原址的经线。

是人为选定的作为经度起始面的经线。

1884年国际经度会议将其定为本初子午线。

4.本地子午线对整个地球来说,有无数条。

通过本地的子午线

对一个地点来说,只有一条。

(三)地球上的方向

经纬线代表着地球上的方向,每一地点的经纬线分别指示该地的正

东、正西、正南、正北四个方向。

1.经线代表南北方向

北:即沿经线指向北极

南:即沿经线指向南极

南北方向是有限的方向:北极

是向北的终点,也是向南的起点;

南极是向南的终点,也是向北的起点。

2.纬线代表东西方向

东:顺地球自转的方向

西:逆地球自转的方向

东西方向是无限的方向,因为纬圈无始终。

理论上的亦东亦西:A、B两地互为东西

实际上的非东即西:取A、B两点间的劣弧判断。

地球上点的相互方向的判断:

A比较南北方向:看该点更靠近N、S哪个极

B比较东西方向:首先选取二点间的劣弧,然后看是顺着还是

逆着地球自转方向由一点到达另一点。

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练习:分别判断下二图中,B、C、D、E各位于A点的什么方向?

二.经度和纬度

(一)纬度(Φ)

1.线面角

本地法线与赤道平面的夹角为所

在地的纬度。

本地法线:与本地地面的切平面

相垂直的线。

2.度量

以赤道为起始面,在本地子午线上度量到该点为止。

从赤道到所在地的经线弧的度数即为该点地理纬度的数值。

如A点:400(N)

3.方向

北纬——由赤道向北度量,00-900N

南纬——由赤道向南度量,00-900S

第一章地理坐标与天球坐标

第一节地理坐标

一、地球上的经纬线

(一)纬线(圈)(二)经线(三)地球上的方向

1.概念1.概念1.经线——南北方向

2.特点

(1)(2)(3)

2.特点

(1)(2)(3)(4)

2.纬线——东西方向

3.赤道3.本初子午线

4.极4.本地子午线

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4.同一纬线上各地点具有相同的纬度。

∵纬线相互平行,所有纬线//赤道

简言之,一个地点的纬度,就是这个地点相对于赤道面的南北方向

和角距离。体现这一量度的是从赤道到所在地的一段经线。(P4)

(二)经度(λ)

1.两面角

本地子午线平面与本初子午线平面的夹角。

2.度量

以本初子午线为起点,在赤道上度量到本地子午线为止。

该段赤道弧的度数即为该地的经度数值。

3.方向

东经——由本初子午线向东度量,00-1800E

西经——由本初子午线向西度量,00-1800W

4.同一经线各地具有相同的经度。

5.地球上东西两半球的界线是200W和1600E,而不是00和1800

经线。因为00经线通过英、法、西班牙等国,若以此为界则使这些国家

分属两个半球。

简言之,一地的经度,就是该地所在的子午面相对于本初子午面的

东西方向和角距离,体现这一量度的是赤道上以本初子午面为起点,本

地子午面为终点的一段弧。(P4)

(三)经纬度的间隔

由于经纬线的不等长,造成经纬度的间隔不同。

1.经度的间隔是固定的

因为经线大小等长,4万KM/经圈,

所以每度纬度的间隔为4万KM/3600=111KM/10

2.经度的间隔随纬度的升高而减小

因为纬线大小随纬度升高而减小,

所以经度10的间隔在赤道上最长,为111KM/10,而向两极逐渐

缩短。

三.地理坐标

(一)概念

地理坐标即用经度和纬度来表示某地地理位置的方法。

一个地点的经度和纬度即它的地理坐标。

如A(400N,1200E),表示该点位于400N纬线与1200E经线

的交点上,这样的交点只有一个即A。任何两地可以有相同的纬度或者

相同的经度,但不可能同时具有相同的经纬度。因此,地理坐标具有科

学性和唯一性的特点。

(二)书写格式(P5)

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如:北京(400N,1160E)

济南(36042′N,1170E)

两极只写纬度,即900N和900S。

[课堂讨论]

纬度是一个线面角,其中线为本地法线。请问地面法线与该地同地

心的连线有何不同?

∵地球为一扁球体

∴地面法线≠点同地心的连线

地理纬度:地面法线与赤道面的交角

地心纬度:点和地心连线与赤道面的交角

四.球面坐标模式

在平面上确立点的位臵需要建立平面坐标系,横轴X,纵轴Y,然

后确定点的横坐标(a)和纵坐标(b)。

地球上点的位臵的确立需要建立球面坐标系,地理坐标系正是这样

的系统:其赤道相当于横轴,本初子午线相当于纵轴,纬度相当于纵坐

标,经度相当于横坐标。以上四要素是球面坐标系统必备的四要素。

在任何球面上建立坐标系统均需要该四要素。

(一)基圈

基圈:是球面坐标系中基本的大圆(相当于横轴)。

它是度量纬度的起点,经度也是度量它的一段弧。

极:球面上距离基圈最远的两点。

在地理坐标系中,基圈即赤道,极即N、S极。

(二)辅圈

辅圈:即垂直于基圈的大圆(过两极),相当于经线。

始圈:辅圈中最重要的半个大圆,是度量经度的起始面。相当本初

子午线。

原点:始圈与基圈的交点,为度量经度的起点。

(三)纬度

表示球面上任一点相对于基圈的方向和角距离。(P13)

度量:以基圈为起始面,在本地辅圈上度量至该点所在的位臵。该

辅圈弧的度数即纬度数值。

(四)经度

表示球面上任一点所在的辅圈相对于始圈平面的位臵。(P13)

度量:以始圈为起点,在基圈上度量至该点所在的辅圈。这一基圈

弧的度数即经度数值。

[课堂实习]

1.在地球仪上读取下列地点的地理坐标:

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地点纬度经度

纽约

堪培拉

利马

莫斯科

2.在地球仪上读取下列地名:

纬度经度地点

360N1400E

410S1750E

440N790W

350S580W

〔作业〕

1.填空

(1)如以通过北京(1160E)的经线为本初子午线,那么,现在

的经线的经度将是。

(2)如以现在的经线为本初子午线,那么,上海(1210E)的经

度将是。

2.计算题

亚洲大陆最北点纬度为77043′N,最南点纬度为1017′N,最

东点经度为169040′W,最西点经度为26003′E。求亚洲大陆东西的经

度差与南北纬度差各是多少?

3.读图题

如图,已知各纬线的间隔为,写出A、B、C、D的坐标。

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第二节天球坐标

教学目的:1.掌握天球上主要的圈和点。

2.掌握各种天球坐标系统。

3.明确各种天球坐标的区别及联系,会进行天球坐标的计算。

教学重点:1.有关天球坐标的概念。

2.高度、赤纬、赤经、时角、黄经的意义及度量方法。

教学难点:天球坐标的联系。

课时:8课时。

教学过程:

一.天球

人类对天空的直觉印象是:抬头看天,头顶最高;平视四野,天地

相连。天空像一个巨大的半球罩在地面上,这个半球被称为——天穹。

(一)天穹(P7)

人们所能直接看到的地平以上的半个球形天空,称天穹。

由于天体的距离十分遥远,故尽管它们在距离上差别很大,但人眼

并不能分辨它们的远近,被认为是等距的。日月星辰仿佛都位于天穹内

侧,并随之旋转。

从天穹的概念出发,人们设想在地球的另一侧同样有半个球面,天

空作为球面不仅存在于地上,也存在于地下。宇宙包括地球在内似乎是

一个球体,这种假想的球体叫天球。

(二)天球

1.概念(P7)

2.特点

(1)球心为地心:天体在天球上的相对位臵大体上同他们在天穹

上的位臵一致。因为地球半径与无穷大相比被忽略了。

(2)半径为无穷大:所有的天体都在天球上有自己的投影。人们

可以把这种投影位臵当作它们的真实位臵。这种假想符合人类的直觉印

象。

事实上天球并不存在,人们能感觉到天球的原因基于两点:

天体离我们太远,以至不能分辨其远近,似乎都位于天球内

表面上;

天体之间的相对位臵几乎保持不变,人们自然的想到它们镶

嵌在天球上并随之旋转。

3.地心天球与日心天球

地心天球:以地心为球心的天球。

通常所说的天球均为地心天球。

日心天球:以日心为球心的天球。

在讨论地球绕日公转时用日心天球。

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(三)天球上的圈和点

1.天赤道

(1)天赤道:(P10)

它将天球分为南北两半球。

(2)天轴:地轴无限延伸。天北极P

(3)天极:天轴与天球的交点

2.地平圈天南极P′

(1)概念:(P10)

某地地平面无限扩大与天球相交的大圆。

∵R<<∞

∴可以认为地平面过地心

可见天球

地平圈将天球分为

不可见天球

(2)极:天顶Z,天底Z′

铅垂线无限延伸与天球的交点。

(3)地平圈与天赤道的关系

交角:900–Φ

因各地均有自己的地平圈,而天赤道只有一个,所以不同

地点的地平圈与天赤道的夹角不同,如:

两极(Φ=900)交角为00

赤道(Φ=00)交角为900

任意(Φ)交角为900–Φ

交点:E、W

大距点:N、S

3.天子午圈

(1)概念:地球经圈在天球上的投影(即过P、P′的天球大圆)。

午圈:本地经线的投影

(2)划分:一般以P、P′为界

子圈:经圈的另一半

(3)特点:

对整个天球来说有无数条天子午圈

对一个地点来说,因通过该地的经圈只有一个,故对应该

地地平圈的天子午圈只有一个。

(4)子午圈与地平圈的交点:N、S

(5)子午圈与天赤道的交点:Q、Q′

4.黄道

(1)概念:(P10)

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它是太阳周年运动的视行路线。

黄北极K

(2)极:黄道的两极为

黄南极K′

(3)黄道与天赤道的关系

交角:黄赤交角ε=23026′

交点:春分点γ,黄道对于天赤道的升交点

二分点

秋分点:黄道对于天赤道的降交点

大距点:夏至点,黄道距离天赤道最北的点

二至点

冬至点,黄道距离天赤道最南的点

〔课堂练习〕

1.P212.3

2.如图。在图上绘出:

(1)A地的地平圈及Z、Z′

(2)A地的子午圈

(3)天赤道及P、P′

(4)N、S、Q、Q′

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二.天球坐标

(复习球面坐标模式:基圈、辅圈、纬度、经度)

(一)地平坐标系

1.要素

(1)基圈:地平圈。Z、Z′为两极。

(2)辅圈:

地平经圈——垂直于地平圈的大圆。

其中,过P、P′的为本地子午圈。

原点——南点S(测量学上以北点为原点)。

(3)纬度:高度h

表示天体相对于地平圈的方向和角距离。

度量:以地平圈为起点,在天体所在的地平经圈上度量,到

该天体为止。

方向:向天顶为+(表示在地平以上,可观测到)

向天底为-(表示在地平以下,不可观测到)

取值:00——±900

天顶距:高度的余角,表示天体相对与天顶的位臵。

z=900-h

(4)经度:方位A

表示天体所在的地平圈相对于午圈的位臵。

度量:以南点为起点,在地平圈上度量至天体所在的地平

经圈。

方向:向西为+,向东为-

(S:00W:900N:1800E:2700)

取值:00——3600

2.特点

(1)直观性

该坐标系的参照系统全是在当地选定的,(如地平圈、Z、

Z′;午圈、S)。确定了一个天体的地平坐标,则可反映出天

体在本地天空中的位臵,即该天体距地平有多高?离午圈有多

远?(如h=450,A=900)

例如,太阳的地平坐标:

A=00,h=600,(正午太阳)

A=2700,h=00,(旭日东升)

A=900,h=00,(西天落日)

A=1800,有无可能?

本地无,北回归线以南有。

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(2)地方性:同一天体的地平坐标因地而异。

原因:a.原点的变化。不同的地点各有自己的午圈及

南点,在不同地点度量出的同一天体的地平

坐标会发生变化。

b.地平圈的变化.不同地点的地平圈不同,直

接影响到h的改变.

例:天极的地平高度h

p

在北极(φ=900)h

p

=900

在赤道(φ=00)h

p

=00

在任意纬度φh

p

=φ

即:仰极的高度=当地地理纬度

因此可通过观测天极高度确定当地纬度。

另外:

(3)时间性:同一天体的地平坐标因时而异

原因:由于天体的周日运动,在同一地点不同时刻观测

同一天体,其在天空中的位臵是不同的。

例:太阳,清晨时,A=2700,h=00,

正午时,A=00,h=x。

综合上述三点,地平坐标系的用途是表示天体在天空中的位臵,

由于它具有时间性和地方性,故不适于用来反映天体在天球上的位臵。

(二)第一赤道坐标系(时角坐标系)

1.要素

(1)基圈:天赤道。P、P′为两极。

(2)辅圈:赤经圈(垂直与天赤道的大圆),

也叫天子午圈、时圈。

原点:Q

始圈:午圈。

(3)纬度:赤纬δ

表示天体相对与天赤道的方向和角距离。

度量:以天赤道为起点,在天体所在的赤经圈上度量到天

体为止。

方向:向天北极为+,向天南极为-。

p

=φ

=900-φ

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取值:00——±900

极距:赤纬的余角,表示天体距天极的距离。p=900-δ

天顶的赤纬δz=当地纬度φ

(4)经度:时角t

表示天体所在的赤经圈相对于午圈的方向和角距离。

度量:以Q为原点,在天赤道上度量至天体所在的赤经圈。

方向:向西为+,向东为-

取值:00——3600或0h——24h

2.特点

(1)δ具有稳定性:不因时间地点而发生变化。

因为衡量δ的标准——天赤道是固定的,不因时空而发

生变化,而天体与天赤道的相对位臵也是固定的。

(2)时角因地而异

∵不同地点有不同的Q点及午圈,

∴在不同地点度量出的同一天体的时角不同。

(3)时角因时而异

在同一地点,因天体的东升西落,天体相对于Q点时刻在

运动,因此,观测出的天体时角随时发生变化。也正因如此,

本坐标系的设臵是用于度量时间。

如t⊙

:晨东升时,t=-6h

正午时,t=12h

晚西落时,t=6h

[作业]:已知Φ=300Ν,写出下列各点的坐标。

SNZZ′PP′QQ′

h

A

δ

t

恒星时S为春分点的时角t

γ

即:S=t

γ

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(三)第二赤道坐标系

1.要素

(1)基圈:天赤道。

(2)辅圈:赤经圈。(时圈)

原点:春分点γ。始圈:春分圈。

(3)纬度:赤纬δ

〔练习〕在天球仪上读取下列天体的赤纬:

天体赤纬δ

天琴座α(织女星)

大犬座α(天狼星)

御夫座α(五车二)

小犬座α(南河三)

(4)经度:赤经α

表示天体所在的赤经圈相对于春分圈的方向和角距离。

度量:以春分点为原点,在天赤道上度量至天体所在的赤

经圈。

方向:向东为+,向西为-。

取值:00——3600或0h——24h

〔练习〕P21倒数第3题

2.特点:稳定性

因原点γ独立于地球之外,不以观测地点和时间的变化

而变化,故α是稳定的。δ、α的稳定性,使本坐标系可用于

编制星表。

给出某天体的δ、α,则该天体在天球上的位臵就确定

了,可在天球仪上查出其名称。反之给出星名也可读出δ、α。

[课堂练习]:在天球仪上读取下列星名或坐标。

赤纬赤经星名

+16028′4h35m

-16042′6h44m

猎户座α

狮子座α

α

=t=S=α

+t☆

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(四)黄道坐标系

1.要素

(1)基圈:黄道。K、K′为两极。

(2)辅圈:黄经圈(垂直于黄道的大圆)。

原点:春分点γ。

始圈:无名圈。

(3)纬度:黄纬β

表示天体相对于黄道的位臵。

度量:以黄道为起点,在天体所在的黄经圈上度量至天体

为止。

方向:向K为+,向K′为-。

取值:00——±900

(4)经度:黄经λ

表示天体所在的黄经圈相对于γ所在的黄经圈的位臵。

度量:以γ为原点在黄道上度量到天体所在的黄经圈为止。

方向:向东为+,向西为-。

取值:00——3600

[练习]:天北极的β=,λ=;

黄北极的δ=,α=。

2.特点

(1)稳定性

该坐标系选取的参照系统(黄道、春分点γ)都是独立于

地球之外的,不依观测时间与地点的变化而变化。

(2)适于表示太阳的位臵

[练习]:读取下列日期太阳的黄道坐标:

3月21日6月22日9月21日12月22日

β⊙

λ⊙

由于太阳的周年运动在黄道上进行β⊙=00,故可用黄经

λ表示太阳在天球上的位臵。

太阳系内的天体,基本上位于黄道面附近,故用黄经表示

它们的位臵也是十分方便的。

二十四节气分别与固定的太阳黄经相对应:

春分夏至秋分冬至

λ⊙=00λ⊙=900λ⊙=1800λ⊙=2700

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[练习]:ε=23026′,在太阳沿黄道

运行一周的时间内,δ

的变化范围

是多少?

[作业]:

1.写出二分二至点的赤经、赤纬值。

2.已知天顶赤经为S,写出Q、Q′、E、W的赤经。

3.已知织女星的赤经为18h40m,当织女星的时角是10h15m时,恒

星时是多少?

4.当恒星时为18h27m时,南河三(α=7h38m)的时角是多少?

5.当春分点上中天时,轩辕十四(α=10h07m)的时角是多少

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[天球坐标作业]:

1.已知Φ=300Ν,写出下列各点的坐标。

SNZZ′PP′QQ′

h

A

δ

t

2.写出二分二至点的赤经、赤纬值。

3.已知天顶赤经为S,写出Q、Q′、E、W的赤经。

4.已知织女星的赤经为18h40m,当织女星的时角是10h15m时,恒星时是

多少?

5.当恒星时为18h27m时,南河三(α=7h38m)的时角是多少?

6.当春分点上中天时,轩辕十四(α=10h07m)的时角是多少?

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(五)各种天球坐标的区别和联系

1.地平坐标系与第一赤道坐标系

(1)相同点

始圈:午圈。

经度度量方向:向西。

(2)不同点

基圈原点经纬度

[练习]:P21,第8题

(3)关系

p

=δz=φ

=δ

N

=900–φ

E、W

=δ

E、W

=00

2.第二赤道坐标系与黄道坐标系

(1)相同点

原点:γ

经度度量方向:向东

(2)不同点

基圈始圈经纬度

(3)关系

ε=23026′

[练习]:P21,倒数第1题

3.第一赤道坐标系与第二赤道坐标系

(1)相同点

基圈:天赤道

纬度:赤纬δ

(2)不同点

始圈原点经度度量方向

(3)关系

α☆

+t☆

=tγ

=α午

=S

[作业]:P22

地平圈

天赤道

S

Q

天赤道春分圈

黄道无名圈

δ、α

β、λ

午圈

春分圈

Q

γ

t

α

向西

向东

h、t

δ、α

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[课堂实习]:

天球仪的使用

一、天球仪的结构

天球仪是按照一定的数学法则制作的天球模型。可分为球体透明和

球体不透明两种。

1.球体

球体表面代表天球轮廓,其上绘有:

天赤道及赤道坐标系的经纬网;

黄道;

约千颗恒星;(大小表示恒星的亮度)

星座界线。(星座+字母=恒星名)

2.子午环

子午环代表本地子午圈,它是赤经圈中的一个。

天轴穿过天球中心,两端固定在子午环上,分别是P、P′。

3.座架

座架的水平圆环代表本地地平圈,其上标有N、S、E、W四

点。子午环可在座架底槽中垂直转动,以调整极高。

二.天球仪的放置

因各地均有自己的地平圈,它们在天球上的位臵是不一样的。必须

根据当地的纬度放臵天球仪。

在天球仪中,座架代表的地平圈是固定的,可通过调整天球体使地

平圈与天赤道的关系符合当地的实际情况。

1.转动地平圈对正方位

2.调整极高使h

p

=φ。调整后即为本地所见天球。

[练习]:P21第11题。

三.天球仪的用途

天球仪的教学用途很多,可用以表述各种天球坐标;认识主要恒星

及星座;演示天体的运行等。

(一)从天球仪上直接求解的问题

1.确定已知恒星的α和δ

2.根据已知的α和δ找出天体在天球上的位臵

[课堂实习]:

1.在天球仪上读取下列星名。

赤纬赤经星名

-8013′5h14m

+45059′5h15m

-12013h12m

-30023h

06级地球概论·第一章

24

2.在天球仪上读取下列坐标。

星名赤纬赤经

天琴座α

天鹅座α

天鹰座α

双子座α

3.确定太阳的λ、δ、α

(1)λ⊙的确定

黄道上标明二十四节气的名称,可根据节气确定太阳在黄

道上的位臵。

a.找出某日所邻近的节气

b.根据太阳在黄道上运行的速度(3600÷365≈59′/日)确定

该日太阳的位臵。

c.读出λ⊙

(2)δ⊙、α⊙的确定

根据太阳在黄道上的位臵直接天球仪上读出δ⊙、α⊙。

[练习]:5月1日太阳的δ⊙=α⊙=

(二)求已知日期太阳时的可见天象

1.求α⊙:根据太阳在黄道上的位臵,求α⊙

2.求t⊙:根据T=t⊙+12h,求t⊙

3.求S:根据S=α⊙+t⊙,求S

4.求天象:转动天球仪,使α午

=S

此时,地平圈以上可见天球即为可见天象。

[练习]:求冬至日(12月22日)晚9h可见天象。

解:(1)α⊙=18h

(2)t⊙=T-12h=21h-12h=9h

(3)S=α⊙+t⊙=18h+9h=27h=3h

本文发布于:2022-12-06 12:00:37,感谢您对本站的认可!

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