天球仪使用实验报告doc.docx
《天球仪使用实验报告doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《天球仪使用实验报告doc.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
天球仪使用实验报告doc
天球仪使用实验报告
篇一:
天球仪实验报告
《地球概论》课程地球概论》实验报告班级:
姓名:
学号:
成绩:
完成时间:
年月号1
实验1天球仪的使用一、实验内容1、观察天球仪的结构,掌握天球仪的使用操作;2、在
天球仪上直接求算天体位置;3、演示天球的周日/周年视运动二、实验目的1、了解天球
仪的基本构造;2、了解主要天球坐标和天体的相对位置;3、学会在天球仪上求解一些简
单的天文问题三、实验原理天球仪是用来表述各种天体坐标和演示天体视运动的天球模型,
它将主要天体的视位置投影到球面上,而使其与实际星空相吻合。
因此,天球仪可作为缩小
了的星空,一幅立体星图。
用天球仪可以演示天体的视运动和任意日期与时刻的星空,帮助
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
《地球概论》课程地球概论》实验报告班级:
姓名:
学号:
成绩:
完成时间:
年月号1
实验1天球仪的使用一、实验内容1、观察天球仪的结构,掌握天球仪的使用操作;2、在
天球仪上直接求算天体位置;3、演示天球的周日/周年视运动二、实验目的1、了解天球
仪的基本构造;2、了解主要天球坐标和天体的相对位置;3、学会在天球仪上求解一些简
单的天文问题三、实验原理天球仪是用来表述各种天体坐标和演示天体视运动的天球模型,
它将主要天体的视位置投影到球面上,而使其与实际星空相吻合。
因此,天球仪可作为缩小
了的星空,一幅立体星图。
用天球仪可以演示天体的视运动和任意日期与时刻的星空,帮助
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。
((原文来自:
小草范文网:
天球仪使用实验报告)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
篇三:
地概实验报告
地球概论实验报告
实验一用天文望远镜观测星空
实验目的:
(1)掌握天文望远镜的使用方法
(2)用天文望远镜观测星空月亮和亮星
实验内容:
(1)调试好天文望远镜
(2)观察天空的月亮和亮星
实验仪器:
两种不同的天文望远镜
实验过程:
(1)每组的代表学习天文望远镜的使用,调试好天文望远镜;
(2)晚上8点按小组出去观测月亮和亮星;
实验结论:
(1)观测到月
实验二天球仪的使用
实验目的:
(1)在天球仪上认识各星座,熟悉星座的分布趋势
(2)学习使用天球仪
(3)熟悉天球仪的构造、校正
(4)学会在天球仪上直接求解问题或在一定条件下求解问题
实验内容:
(1)天球仪的校正,包括纬度校正、方位校正、时间校正
(2)在天球仪上直接求解问题
实验仪器:
主要有透明天球仪、星图。
实验过程:
1、认识星座,用天球仪观星
全天按赤经划分为后、御、熊、琴四大星区。
各个星区精选的星座和一等星是:
仙后星区:
仙后座、仙女座、飞马座、南鱼座和北落师门
御夫星区:
御夫座和五车马,金牛座和毕宿五,猎户座和参宿四、参宿七,大犬座和天狼,小犬座和南河三,双子座和北河三
大熊星区:
大熊座,牧夫座和大角,狮子座和轩辕十四,室女座和角宿一天琴星区:
天琴座和织女,天鹰座和牛郎,天鹅座和天津四,天蝎座和心宿二,人马座
2、天球仪的校正
(1)纬度校正
天极高度等于当地的地理纬度
(2)方位校正
东西南北四个正方位和当地实际方位相符合
(3)时间校正
根据当时的日期和钟点,求知午圈赤经,即春分点的时角。
3、在天球仪上直接求解问题
?
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;
?
已知赤经和赤纬找出某星
(1)按已知赤经值在天赤道上找出它所在的赤经线(非整时的赤经线用内插法确定),转动天球仪,使其在午圈下边;
(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星
?
读取的太阳黄经、赤经和赤纬的近似值
(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,读出太阳的赤经赤纬;
4、按已知条件在天球仪上求解问题
?
认识星座和亮星
?
求天顶的赤纬
(1)天球仪做纬度校正;
(2)在午圈上读出从天赤道(午圈上00)到天顶之间