天球仪使用实验报告Word格式文档下载.docx

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　　初学者认星，了解星空变化的规律，还可以在上面直接读取各种天球坐标值，进行不同坐标

　　系统之间的换算，并求解其它有关球面天文学的问题。

天球仪用途非常广泛，是开展地球

　　概论课程教学和普及天文知识必备的科教仪器。

1、天球仪的结构的认识、天球仪的结构的

　　认识天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成，如图a1.1所示。

图中，①天球；

　　②子午圈；

③天赤道；

④黄道；

⑤地平圈；

⑥竖环；

⑦底座；

⑧螺旋。

p21345p′687图a

　　1.1天球仪构造示意2

（1）天球）天球是天球仪的主体部分。

球体的直径根据需要而定。

大型天球仪观测者可

　　以进入球内进行观测，通常使用的天球仪直径约30厘米，只能从球外向里观测。

天球可

　　以绕一根贯穿圆球中心的轴旋转，这个轴称为天轴，天轴两端有轴承，装在子午线圈上，用

　　以支持天球的旋转。

球面上绘有国际通用的星座和4等以上的主要亮星，其中著名的亮星

　　注有中文专名。

除此之外，球面上还绘有天赤道、赤纬圈、赤经圈和黄道等基圈和辅圈。

　　其中，天球正中的大圆是天赤道，每隔1时（即15°

）有一条赤经线与天赤道垂直，赤经

　　线的经度值标注在天赤道上。

和天赤道平行的小圆是赤纬圈，间距为10°

，赤纬值也标明

　　在赤纬圈上。

和天赤道斜交约23°

26′的大圆为黄道，其上标有黄经和日期，表示一年中

　　太阳在黄道上的位置。

因此，可在天球仪上读取任一天体的赤道坐标和黄道坐标。

此外，

　　天球上还绘有一些特殊的点（如天南极和天北极、黄北极和黄南极、春分点及秋分点），

　　以及部分星座图形、肉眼可见的星团和星云及银河等。

（2）子午圈）子午圈是通过天极

　　固定在天球上并与天赤道垂直的大圆，子午圈与天赤道正交，上面刻有自天赤道到两极0°

　　—90°

的刻度，刻度数值与赤纬圈的度数相对应，可以在子午圈上读取任意天体的赤纬。

子午圈的最高点是天顶，与之对应的最低点是天底。

天

　　顶和天底连线即测点的铅垂线。

天子午圈决定了正南正北的方向原点，是量度方位的基准。

　　子午圈为地平坐标和赤道坐标所共有，据此可进行两种坐标之间的换算。

（3）地平圈）天

　　球仪上宽边的水平圆环代表地平圈，固定在支架的竖环上，并和竖环垂直，可以读取任意天

　　体中天时的高度。

地平圈与子午圈交于南、北两点，与天赤道交于东、西两点，合称四方点，

　　代表地平的四个方位。

地平圈上自南点起，由东向西标有从0°

—360°

的刻度，表示地平

　　经度（方位角）。

（4）支架）支架包括竖环和底座两部分。

半圆竖环是支架的中坚部分，

　　它既固定地平圈，又支持子午圈，并且还与支架的底座相连，从而使天球仪连成一个整体。

　　底座支点向上延伸的方向线即是观测点的沿垂线，它与天球面交于天底和天顶两点。

2、天

　　球仪的校正、天球仪的校正，包括纬度、方位和时间三项校正。

校正后，显示在天球仪地平

　　圈之上的部分就是当时当地所见的实际星空，就可以按图索骥，进行观测。

（1）纬度校正）

　　凡是与观测地点有关的问题，都必须对天球仪进行纬度的校正。

因为天极的地平高度等于

　　观测地的地理纬度，所以，只要转动子午圈，使仰极在北点（或南点）的高度等于当地的地

　　理纬度，这就能使天球仪正确显示地面上某点的观测者所见的星空。

（2）方位校正）3

　　对天球仪进行纬度校正后，移动天球仪，使天球仪上的方位与当地的实际方位相重合，即使

　　地平圈上所注的东南西北四个正方位和当地实际方位相符合。

这样，天球仪上所显示的星

　　空就与当地的实际星空相一致了。

（3）时间校正）由于星空除随观测地点而异外，还随

　　观测时间而变化。

若需讨论具体时刻的天象，还必须对观测时刻进行时间校正。

要使天球

　　仪上的星空与观测时间的星空相符合，首先在黄道上找到当日视太阳的位置，并将当日视

　　太阳置于午圈下（此时即显示该日正午的星空），然后按照正午前一小时向东转15°

，正

　　午后一小时向西转15°

的比例，转动天球仪，调整到观测时刻。

此时，出现在地平圈以上

　　的星空，就是当地可观测的星空。

①如果观测时刻是地方恒星时，先将春分点置于午圈之

　　下，在天赤道上找到与给定的观测时刻相对应的赤经数，然后按天球仪转动到该时刻经线

　　与午圈重合即可。

②如果观测时刻是地方视时，先在黄道上确定当日太阳的位置，然后将

　　太阳置于午圈之h下。

假如地方视时小于12，向东转动天球仪，转动的时间角度等于12h

　　减地方视时；

假如地方视时大于12h，向西转动天球仪，转动的时间角度等于地方视时减

　　12h的差值。

③如果观测的时刻是地方平时，那么要根据时差校正视时，再按照上面的方法

　　校正。

如果是“北京时间”，那么要根据经度差校正为地方平时，再校正为视时，最后按

　　照上述方法天球仪主要由天球、子午圈、地平圈和支架四部分组成正。

四、实验操作指导实

　　验操作指导1、利用天球仪求算天体的位置、本实验提示1：

在使用天球仪求算天体位置

　　及求解相关天文问题时，必须将天球仪调整到与观察者坐标系统相符合的位置，即进行天

　　球仪的校正。

（1）读取恒星赤经和赤纬的近似值）①在天球仪上找到所要确定的恒星。

②

　　将它转到午圈的下面，在天赤道上读出它的赤经值，在午圈上读出它的赤纬值。

（2）已知

　　赤经和赤纬找出某恒星）①按已知赤经值在天赤道上找出它所在的赤经线，转动天球仪，

　　使其位于午圈下边。

②在午圈上找出已知赤纬度数，则刻度下边的星就是要找的某星。

本

　　实验提示2：

在天球仪上找已知的赤纬值时，如遇非整赤经线可以采用内插法加以确定，

　　赤经亦同，从而能够确定所求恒星的大致位置。

在求解类似的天文问题时，也可以采用这一

　　方法。

（3）读取某日的太阳黄经、赤经和赤纬的近似值）读取某日的太阳黄经、①在黄

　　道上找到某日的点，该点即太阳某日在天球上的视位置，就可直接在黄道上读出太阳的黄

　　经值。

②按读取恒星赤经、赤纬的方法读得太阳的赤经和赤纬。

（4）量度两星间的角距离）

　　①张开圆规两脚对准要量度的两颗星。

②将两脚移到天赤道或黄道上，即可读出两星间的角

　　距离。

4

　　（5）已知纬度φ，求某恒星时某恒星的地平高度和方位角），①按照当地纬度调整天极

　　高度。

②按照所给恒星时做天球仪时间校正，将星空固定，找到所求恒星。

③确定天顶位

　　置，用细绳连接天顶和恒星并与地平圈相交，在地平圈上的方位刻度，就是其方位角；

同时

　　用两脚规量出此刻度处至该星的角度，就是地平高度。

本实验提示3：

例如，求在重庆（φ

　　＝29°

36′n）地方恒星时7h50m时，天狼星的地平高度（h）和方位角（α）各是多少？

位

　　角约为21°

。

时刻某一恒星的（6）已知恒星时，求该时刻某一恒星的时角）已知恒星时，

　　求该时刻某一恒星①将天球仪做时间校正，并使天球仪固定不动。

②找到所求恒星，其赤

　　经线与午圈在赤道上所夹的弧段即为该星的时角。

本实验提示4：

本实验提示5：

求恒星

　　时时刻某一恒星的时角，实际上就是求该时刻某恒星在天球上的位置与午圈之间的角距离。

例如，要求地方恒星时为7h50m和4h20m时天狼星的时角时，可进行如下操作：

将春

　　分点从午圈起向西转7h50m（即7h50m赤经圈与午圈重合）。

这时，天狼星的赤经线与午

　　圈的夹角即为它的时角，约1h09m。

同样地，将可读得天狼星的时角约21h39m。

该例表明，

　　春分点从午圈起向西转4h20m，在天球仪可以求解赤道坐标和时间坐标之间相互转化的问题，

　　这种相互转化是以观测的地方恒星时为纽带的。

（7）求某地某日太阳出没时刻和出没方位、

　　上中天高度和昼夜时间长度）求某地某日太阳出没时刻和出没方位、①按照已知点的地理

　　纬度调整天极高度。

②在黄道上确定某日太阳所在的位置。

③将该日太阳置于午圈之下，

　　在午圈上读出太阳的上中天高度。

④转动天球仪，使太阳位于地平圈上，此时太阳位置即日

　　出点（在东方）或日没点（在西方）。

这两点的方位角，即为日出（或日没）的方位角。

⑤

　　从天赤道上计算日出点在天赤道上的投影与午圈之间的间隔时数，即上午时间长度，将其乘

　　以2即可得到昼长。

12h减去上午时间长度，即为日出的地方视时，再加上上午时间长度，

　　便可得出日没的地方视时，经过时差和经度差的改正后，可得太阳出没的标准时。

解：

按照

　　纬度和地方恒星时对天球仪进行校正后，利用细绳和两脚规，求得天狼星的地平高度大约为

　　41°

，方2、利用天球仪验证天体视运动、

（1）天体周日视运动）经过纬度订正以后，即

　　可在天球仪上演示天体在当地周日运动的一般情况。

绕转时，要摆正天球仪方位，使天球缓

　　慢转动。

可选取几个特殊纬度（如φ＝90°

）和几个恒星作为代表说明问题。

本实验提示

　　6：

由于观测者是在天球外观察天球仪所演示的天象，因此用天球仪所模拟的天象与观测

　　者实际从天空中看到的天象是相反的，但这并不影响利用天球仪验证天体视运动等作用。

　　本实验提示7：

在天球仪上演示天体周日视运动时，由于地球自转方向为自西向东，因此

　　5

篇二：

天球仪的实验报告

（1）天球）天球