天⽂观测常识之⼀：？⾚道仪和天球⾚道坐标系（⼆）天⽂观测常识之⼀: ⾚道仪和"天球⾚道坐标系"(⼆)manage什么意思
(2007-09-19 03:37:31)
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知识/探索
天⽂
天球⾚道坐标系
⾚经
分类：顺⼿写在⽹边
模式英文⾚纬
⾚道仪
极轴校准
shengui
黄道⼗⼆宫
天⽂观测常识之⼀: ⾚道仪和"天球⾚道坐标系"(⼆)
现在, 我们谈谈"天球"(Celestial Sphere).
如果我们在晴朗的夜晚只是随便看看, 不需要⽤"星图"(Star Chart), 你就能很容易地看到北⽃七星
(Big Dipper). 但对于那些成百上千的不熟悉的星座, 没有"星图", 是不可想象的. 这"星图", 犹如地
上⽤的"地图", 帮你"按图索骥"地找到⽬标.
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⼀张"星图", 往往和时间和地点有关. 它是根据"天球"投射的原理制作的(图4).
图4 北部星图(北部"天球"的投影, modified form New Astronomer)
"天球"本⾝, 并不实际存在. 我们看的"宇宙", 浩瀚⽆垠, 太阳之外, 离我们最近的恒星, 也有⼏光年(ligh-tyear, 光也要⾛⼏年-光⼀年⾛的距离是9.46x10^^12公⾥, ^^是次⽅). 所以, 我们看的恒星，都是"不动"的, "象是"在同样的距离上.
从业余观测的⾓度看, 就象是⼀个"天球"("天幕")包在地球之外(图4). 其实, ⼤家也明⽩, 这也是⼀种"投射"(图5).
图5 天鹅座的各个恒星的实际位置(包括远近)和它们在"天球"上的投影(courtesy of New Astronomer).
tct是什么意思为了叙述上的⽅便, 描述"天球", 需要"定义"⼏个名词.
"天球⾚道"(Celestial Equator)是地球⾚道平⾯向外延伸和天球的相交线. 对应地, "天球极点"是地球极轴(Polar Axis)向外延伸和"天球"的交点. 在北半球, 就是北极沿地球转轴延伸到"天球"的交点, 就是北极星(Polar Star, Polaris, North Star或Polestar)的位置. 所谓的"极轴校准"(Polar Alignment), 在北半球, 就
是对准这"北极星".
"天顶"(zenith), 指的是观测者头顶向上延伸⾄"天球"的交点. 和它垂直的"地平⾯", 是(观察者)当地平⾯(理想化的平⾯-地球的表⾯并⾮⽆限延长).
图6 天顶, 天球极点和当地平⾯ (modified from American Heritage Dictionary)
注意, 上图⾥⾯的红⾊线表⽰Azimuth(⽅位⾓, 0~360, 从北开始记为0, 依次顺时针转360度), 绿⾊线表⽰Altitude(⾼度⾓或仰⾓, 0-90, ⾚道是0度北极是90度).
⽤这两个参数, 可以定义⼀个天体的位置(例如图6⾥的黄⾊星). 这是最简单的"地平坐标系" (Altazimuth Coordinates)系统.
既然有了简单的"地平坐标", 为什么还要定义"天球⾚道坐标"呢?for life>bestial
根据我们的常识, 太阳早晨从东⽅升起, 逐渐上升, 然后在西⽅落下. 随着季节的变化, 太阳在天上的⾼度, 以及它照⼤地的⾓度也不同(所以地上的影⼦长短也不⼀).
现在我们已经知道, 地球是个球体(尽管不规则, 但从业余观测的⾓度, 影响不⼤), 它的⾃传轴和它沿太阳公转的轨道(从地球的⾓度, 这是太阳的轨道, 称作黄道-Ecliptic)有个⾓度, 即地轴倾⾓(ε≈23°27′, 也叫"⿈⾚交⾓"-即黄道和⾚道的夹⾓, 这个⾓度数也是地球南北回归线-tropic of Cancer/tropic of Capricorn的纬度值).
图7 黄道和⾚道(modified from American Heritage?Dictionary)
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天上的其它恒星, 和太阳⼀样, 相对于地球, 沿⼀定的轨道"运转". 取决于观察者的位置和天体在"天球"上的坐标, 它们不是所有时间都可以看到的(图8).
图8 观察者在北极, ⾚道和中纬度某地观星⽰意图(modified form New Astronomer)
图9 在⾚道和中纬度某地照的星迹照⽚和解释(modified form New Astronomer)
可以看到, 在⼀般纬度地区, "星星"在夜空"⾛"的不是"横平竖直"的"直线"(沿⼀个坐标轴), ⽽是"斜线"(沿两个坐标轴). 如果你要想跟踪天体, 要"⼿忙脚乱"地同时调整两个轴, ⾄于拍些"固定"的不"模糊"的照⽚, 就更困难了. 这是定义"天球⾚道坐标系"(图10)和设计Equatorial Mount的最⼤理由.
图10 天球⾚道坐标(modified form New Astronomer)
"天球⾚道坐标系"和"地平坐标系"最⼤的不同, 是它使⽤天球⾚道平⾯("头顶"是天球极点, 例如北极)⽽不是观察者当地的地平⾯("头顶"是"天顶"). 两者可以转换, 但需要考虑观察者所在的地理纬度(Terrestrial Latitude, ⼀般记作φ, 见Note 2).
和"地平坐标系"类似, "天球⾚道坐标"也有两个参数, RA(right ascension)和Dec(declination). 在天球上, ⼀个点A, 可以表⽰成A(Dec, RA).
正如前⾯说的, Equatorial Mount的两个轴分别对应RA和Dec. 在校准极轴之后, 设置RA和Dec值，可以使望远镜指向所要的⽅向.
下⾯是我⾃⼰⼿画的⽰意图(图11), 说明当RA轴和地⾯呈当地纬度⾓, 并对准北极星后, RA轴本⾝就和极轴(地球⾃转轴)平⾏.
临床医学考研图11 北极校准⽰意图storemanager
