地球概论实验指导书.doc

《地球概论》实验实习指导书2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3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。

4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5（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[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6实验二、星空观测和行星的辨认[实验目的及要求]1、通过观察实践，加深对天球、天体、星座、星云和天体的运行等概念的认识2、通过实地观察，认识学校所在地天空主要的星座（10 个以上）3、通过观察活动，辨别和熟悉学校所在地天空主要的恒星、行星、星云以及临时可能看到的流星。

了解星星的分布格局，并掌握星空指示的时间、方向、变化规律和星图的用法[实验原理]1、星空分布大势为了对全天星座分布大势有一个全局性的认识，将星空按赤经分为“四大星区”(见图 2)每一星区跨赤经 6h,各以其拱极星座或著名星座命名，从 0h赤经线开始，自西向东依次为仙后星区、御夫星区、大熊星区、天琴星区，简称“后、御、熊、琴”现将四大星区的主要星座和亮星的特征于表 12、星空变化规律(1)由于地球自转，产生了星空的周日变化，即恒星在同一天中不同时刻的方位和高度有所不同2)由于地球公转，产生了星空的周年变化，地球每日东移 1°相对于星空则每日西移 1°，需 4 分钟，一个月提前 2 小时，一年后重归原位3)不同纬度观测者所观测到的星空区域不同，两极地方，只能见到半个天球的星，赤道地区，可见全天球的星纬度越低可见的星越多曲靖理论上只能观察到赤纬-64°以北的恒星表 1、1 四大星区、主要星座、亮星及特征星区 星座 亮星及主要特征仙后座 形似字母 W，利用它可找到北极星仙女座 三颗亮星排列成一条直线飞马座 呈一大四边形(东北一隅属仙女座)，四边形的东边向北延伸，直指北极星仙后星区（后）南鱼座南鱼座 α(中名北落师门)是本区惟一的一颗一等星，沿飞马座四边形的西边向南延伸，即可找到。

它的位置偏南、离地平较低，附近星稀，西方有“海角孤星”之称7御夫座 明显的五边形我国古代称“五车”主星 α(五车二)是北天主要亮星金牛座著名黄道星座，有一簇呈 V 字形的星群(毕星团)、主星α(毕宿五)位于 V 字一端是红色亮星V 字的西北有的昴星团，俗称“七姊妹”(正常视力只能见六颗)猎户座全天最壮丽的星座、横跨天赤道，世界各地都能见到它由二颗一等星(参宿四和参宿七)和五颗二等星组成有“参宿七星明烛宵、两肩两足三为腰”之说中部三颗合称参宿三星，位于天赤道上参宿三星东南有一肉眼可见亮星云(猎户大星云)、距离 1500 光年大犬座 形如砍刀主星 α(天狼)是全天最明亮的恒星小犬座 星数很少主星 α(南河三)是著名的一等昨一它同参宿四和天狼星构成一个等边三角形双子座 黄道星座成两行排列亮星有 α(北河二)和 β(北河三)、后者是一等星御夫星区（御）本区计有七颗一等星几乎集中了北半球所见亮星的半数，群星荟萃，明星灿烂，是全于最壮丽的星区大熊座北天最著名星座七颗亮星排成“熨斗”形状，故称“北斗”可用它的两颗指极星(天枢、天璇 0 来找北极星民谚：“识得北斗，天下好走”牧夫座 形如风筝也像一条倒挂的领带。

主星 α(大角)是北天头等亮星正处在北斗七星柄的自然延伸线上狮子座黄道著名星座形如雄狮由头部的“镰刀”和尾部。