地球概论实验指导书 - 图文

《地球概论》

实验实习指导书

实验一、天球仪的构造和运用天球仪演示天体运动

[实验目的及要求]

了解天球仪的构造,掌握运用天球仪演示天体视运动的动作技能。 [实验原理]

1、概述

天球仪是以观察者为中心,以圆球表示天球的教学仪器。它在天文、地理教学上,可帮助了解天球的各种坐标、时间的概念;能形象地理解天象与季节和时间、星象和地理纬度的关系;太阳在天球上位置的变化;也可用来求解实际的天文问题。TY一1型天球仪吸取了 中外天球仪的优点,并对内容的表达、工艺的设计作了改进:用深兰色将球体突出,以衬托浅兰色的银河;用鲜艳的粗红线和粗黄线分别表示天赤道和黄道;在黄道上红圈表示太阳的位置,与我国的二十四节气阳对应。TY——1型天球仪星等分级明显,用黄色清晰地显示在深兰色的球体上,给人以满天星斗的臆想效果。仪上内容多于高等院校所用的教材,且专业内容也较丰富。TY—l型天球仪尤其适合于师范院校的天文系、地理系和中学讲授地球概论之用。也可供天文、气象、航海等专业单位和科研机关参考。 2、天球仪的构造

天球仪由球体、底座、支架、子午圈、地平圈及高度方位架等组成。天球仪用粗红线表示天赤道,它的上方标有赤经度数,它的下方标有恒星时数。每隔15度有一赤经圈。以春分点为零度绕天赤道一周为360度。以天赤道为零度向南北两天极,每隔10度有—赤纬圈。到南北天极均为90度。赤道经度和赤道纬度组成了赤道坐标网。

天球仪用粗黄线表示黄道。在它的上方标有以10日为间隔的月份和日期。用红圈表示太阳在二十四节气时的位置。

天球仪上还标有银道和南北两银极。

在天球仪上,全天共分88个星座,并用粗红虚线勾划出星区界线,它与粗红的天赤道和粗黄的黄道一起,以十分醒目的形式给教学带来方便。全天恒星分为四等,并标有著名星团、星云和变星等内容。并按中外习惯将各星座内的恒星用实线联接起来,以便辨认。 3、天球仪的用途和用法 天球仪用于:

(1)查阅和辨认星座和恒星。

(2)找出某恒星的赤经和赤纬,或已知赤经和赤纬找出某恒星。

(3)求两星之间的角距离的近似值。或已知恒星时(或真时、平时、标准时)求某恒星的时角。

(4)找出某日太阳的黄经、赤经和赤纬,或求知某天太阳出没的时刻、方位、高度及昼长、夜长的时间。

(5)已知地理纬度:求已知恒星时(或真时、平时、标准时)的某恒星的高度和方位角。或从恒星的地平坐标求当地的恒星时(或真时、平时、标准时)。或已知恒星时(或真时、平时、标准时)求知天象。 (6)各种坐标的换算。

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天球仪用法要则: (1)、纬度校正:使子午圈靠近地平圈的度数等于某地的地理纬度,然后移动天球仪,使地平圈上的方向与某地方向一致,再使球上已知点转到自己的位置上时即已校正完毕。

(2)已知地方恒星时,使天球仪与实际天空相符:在作了纬度校正后,耙与已知恒星时相同的赤经时数转到子午圈下,即使春分点的时角等于这个已知恒星时就行。

(3)已知真时的校正:把该日太阳在黄道上的位置转于子午圈下,记下其在子午圈下的赤经时分,然后加上已知真时,再减去12时,所得结果为已知真时的子午圈读数。转动球体,把赤道上上述墩值转到子午圈下。这样球上各星点与实际天空相符。

(4)已知地方平时,则加上时差成真时,再按3校正。如已知标准时,则按经度变为地方平时。

总之,已知时间而求解的问题,主要是测定子午圈和天球上某一时圈之间的角度的,子午圈这里代表观察地点的子午圈。同时还应熟知下列关系: (1)所有时间都是以天球上一点的时角的连续增加来量度的。 (2)地方恒星时等于春分点的地方时的时角。 (3)地方真时(或地方平时)等于太阻的地方时角 (或平太阳的地方时角)加上12时。地方平时又等于世界时加上(格林尼治以东)或减掉(格林尼治以西)某地子午线与格林尼治子午线间经度差(以时间来表示)。

(4)北京时间(东经120度的标准时)等于世界时加上8时。知道观察者所在地的经度,把标准时化为地方平时。

例一:找出某一恒星的赤经和赤纬。 把该恒星转到上中天,从赤道上读出赤经,从子午圈的刻度上读出赤纬即可。 例二:找出某日太阳的黄经、赤经和赤纬。

太阳每日的位置标在黄道上,则黄经数可在黄道度数上读出。太阳的赤经和赤纬,按例一方法读出。

例三:找出两星间的角距离的近似值的原则。

低纬度:用两脚规量得两星间的距离,再移规于黄道上所得弧长即为所求。高纬度:用两脚规求得两星间的距离长后,在最接近两星的纬度圈上按已得距离长得两点。求此两点的赤经差化为度数即得角距离的近似值。

例四:已知恒星时,求天象。 调整天轴,使天极与地平夹角相当于该地的地理纬度,转动球体使子午圈读数等于已知恒星时,也就是使春分点的时角等于恒星时。这时天球仪上的天象即和真实天空相符合。此后也可根据各星点的方位角、高度进行辨认、查对恒星和星座。

例五:已知恒星时(或真时),求某恒星的时角。 原则①、已知恒星时减该恒星的赤经等于该星的时角。如已知的恒星时小于该恒星的赤经时,可先加上24时再减去赤经即得要求的时角。

原则②、已知真时则把该日太阳所在之点转至上中天,读出太阳赤经,再转动天球使该日太阳的时角等于真时减去12时,所得的差即为恒星时,然后根据原则①,求出该恒星的时角。

例六:已知标准时,求某恒星的时角。

原则,应用经度的换算求得相当的平时,再运用时差(加或减)把相当于平时

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的真时求出,再把真时减去12时得太阳时角然后加上太阳赤经求得恒星时,最后按例五原则①求解即得时角。

在沈阳(经度:东8时14分)当10月30日“北京时间”18时30分,求天狼星的时角。北京时间 18时30分 按经度换算沈阳平时应为 + 14分 沈阳平时 18时44分 加时差(+17分) + 17分 真时 19时01分 减去12时 --12时 太阳时角 7时01分 太阳赤经(从球上估出) +14时14分 沈阳恒星时 21时15分 天狼星赤经 —6时43分 天狼星时角 14时32分 主要公式:恒星时=时角+赤经

太阳时角+12时=真太阳时。 例七: 10月30日昴星团在沈阳上升的真时是多少?(沈阳:北纬42度东经8时14分)

把天球仪的中心轴按北纬42度调整,使昴星团出现在东方地平面,这时子午圈读数为20时8分。10月30日太阳的赤经为14时14分,所以, 20时8分一14时14分+12时二17时54分即为昴星团在10月30日沈阳上升的真时。

例八:求4月30日沈阳的昼长及太阳出没的真时。

把天球转至(4月30日时)东方地平面,则其赤经为19时33分,转至西方地平面时,则其赤经为9时17分。那未该日沈阳昼长为9时17分+24时一19时33分二13时44分(恒星时的时间)。合平太阳时的时间为13时42分。该日太阳的赤经为2时25分。则19时33分一2时25分一12时=5时8分即为日出真时。9 时17分一2时25分+12时=18时52分即为日落真时。

例九:求大角星的黄道坐标。 ,

调整天轴,使地平圈北点上的子午圈度数为66、5度,转动球使秋分点在地平圈西点,使高度方位架有刻度一面通过大角星中心。用游标卡量得高度为30‘(即为黄纬),在该平面与地平圈的交点读出黄经(在黄道上读)为203度。如恒星在黄道以南,则只要调整天轴,使南天极向上,与地平圈的南点成66、5度角距离。使春分点在地平圈西点即可量出黄纬和读出黄经。

例十:求北河三的银道坐标。

调整天轴,使地平圈北点的子午圈度数为28度,转动球使银道180度之点在地平圈上的西点(即使银道平面与地平圈平面一致)。如例九方法求得银纬为24度,银经为159度。如恒星在银道面另一面,则使南天极向上,使天轴与地平面南点成28度角距离,转动球使银道0度在地平圈的西点,同理可量得银纬和读出银经。只不过黄纬和银纬都有正负之分而已。 4、注意事项

(1)拿天球仪时要拿底座,不可以拿地平圈或子午圈。以防损坏支架等。 (2)因球体为纸质的,故防止与尖状硬件相碰撞。

(3)球面应保持清洁,如有灰尘,可用干净湿布擦净。 (4)仪器应存放于阴凉、干燥、通风处。

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[实验仪器及用品]

主要有天球仪、星图。 [实验内容及步骤]

1、了解天球仪的构造。 2、掌握天球仪的用途和用法。 3、天体视运动演示要领。 [实验总结]

1、整理观察记录。 2、区别不同类型的天体。 3、天体视运动演示要领。

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