第二章坐标系统与时间系统 第一节坐标系的类型 1、室固坐标系、地固坐标系 、地心坐标系、参心坐标系 3空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系 4、瞬时坐标系、协议坐标系; 5、二维坐标系、三维坐标系
第二章 坐标系统与时间系统 第一节 坐标系的类型 1、空固坐标系、地固坐标系； 2、地心坐标系、参心坐标系； 3、空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系； 4、瞬时坐标系、协议坐标系； 5、二维坐标系、三维坐标系
第一节协议天球坐标系 天球的基本概念 天球一以地心为球心,以任意长为半/nP 径的球面。 天轴地球旋转轴。 天极天轴与天球面的交点。Pn 黄道 Ps。 天球赤道面—过球心且与天轴垂直的 黄赤交角 平面 赤道 黄道面—地球公转轨道所在平面,与 赤道面夹角为235 春分点 春分点—太阳从南半球向北半球运行 Ps 时,黄道与赤道的交点
第二节 协议天球坐标系 一、天球的基本概念 天球——以地心为球心，以任意长为半 径的球面。 天轴——地球旋转轴。 天极——天轴与天球面的交点。Pn 、 Ps。 天球赤道面——过球心且与天轴垂直的 平面。 黄道面——地球公转轨道所在平面，与 赤道面夹角为23.5° 。 春分点——太阳从南半球向北半球运行 时，黄道与赤道的交点。 P P Π ε 赤道 黄道 春分点 黄赤交角 s s n n Π
重庆3月1日地方时12点春分点位置 天顶 日 春分点 西、Pn 23.5° 南 2923地平面 黄道 S 当天太阳 绕天轴运 赤道 行轨道 重庆3月1日中午12点春分点位置
重庆3月1日地方时12点春分点位置 Pn Ps 天顶 地平面 赤道 南 北 东 西 29°30′ 重庆3月1日中午12点春分点位置 日 春分点 23.5° 黄道 当天太阳 绕天轴运 行轨道
二、天球坐标系的概念 1)天球空间直角坐标系 原点:地球质量中心 ●Z轴:指向北天极Pn 轴:/指向春分点 Z ●Y轴:与X、Z轴构成右手坐标系 2)天球球面坐标系 原点:地球质量中心 赤经a:天体子午面与春分点子午面 的夹角 赤纬0:天体与地心连线和天球赤道 地 面的夹角 春分点 向径r:天体到地心的距离 天大球坐标系
二、天球坐标系的概念 1）天球空间直角坐标系 原点：地球质量中心 Z轴：指向北天极Pn X轴：指向春分点 Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系 2）天球球面坐标系 原点：地球质量中心 赤经α：天体子午面与春分点子午面 的夹角 赤纬δ：天体与地心连线和天球赤道 面的夹角 向径r ：天体到地心的距离 X Y Z x y z α δ 天球坐标系 地心 s 春分点
3)空间直角坐标系与球面坐标系的转换 X cos·cosa y=r cos 8.sin a sin s F=/2 x+ +Z a= arctan X d= arctan 2 x +y
3）空间直角坐标系与球面坐标系的转换 = sin cos sin cos cos r z y x + = = = + + 2 2 2 2 2 arctan arctan x y z x y r x y z
三、岁差与章动 日月对地球赤道隆起部分的引力作用,使地球旋转轴 在空间的指向发生移动。 岁差:假定月球轨道固定,北天极沿圆形轨道绕北黄极的 运动叫岁差,春分点每年西移502",周期约为25800年 动:由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫 章动,椭园长半径约为92",186年一周期。 平北天极:不考虑章动的北天极。平春分点。 瞬时北天极:绕平北天极186年转一周。真春分点
三、岁差与章动 日月对地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋转轴 在空间的指向发生移动。 岁差：假定月球轨道固定，北天极沿圆形轨道绕北黄极的 运动叫岁差，春分点每年西移50.2″，周期约为25800年。 章动：由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫 章动，椭圆长半径约为9.2″，18.6年一周期。 平北天极：不考虑章动的北天极。平春分点。 瞬时北天极：绕平北天极18.6年转一周。真春分点
岁差与章动 时北天 吡黄极 平北天极 罗差与章动1
岁差与章动
四、协议天球坐标系 1)瞬时天球坐标系:z轴指向瞬时北天极,x轴指向瞬时春分点 真春分点) 2)平天球坐标系:z轴指向平北天极,x轴指向平春分点 3)协议天球坐标系 1984年1月1日后,取2000年1月15日的平北天极为协议北天 极,z轴指向协议北天极的天球坐标系称为协议天球坐标系,x轴 指向协议春分点 4)三者间的转换:
四、协议天球坐标系 1）瞬时天球坐标系：z轴指向瞬时北天极，x轴指向瞬时春分点 （真春分点）。 2）平天球坐标系：z轴指向平北天极，x轴指向平春分点。 3）协议天球坐标系 1984年1月1日后，取2000年1月15日的平北天极为协议北天 极，z轴指向协议北天极的天球坐标系称为协议天球坐标系，x轴 指向协议春分点。 4）三者间的转换：
坐标系的旋转 X′= X cosa+ Yin a Y′=- Sina+ Cos a cos a sina(X Y SIn a cosa X cosa sin a OX Y sin a Cos0‖Y cos a -sina 0(X sin a cos a 0 Y 0 1Z
坐标系的旋转 = − + = + sin cos cos sin Y X Y X X Y − = Y X Y X sin cos cos sin = − Z Y X Z Y X 0 0 1 sin cos 0 cos sin 0 − = Z Y X Z Y X 0 0 1 sin cos 0 cos sin 0
ZA=0.640616°T+0.0003041°T+0.0000051T 0z=0556530T00001860920006T3 2=06406161°T+0000839°12+00000503 cosZ -sinz cost sin 0 尽2(2)=| sin z cosZ、0R()=01/0 sinbo cos0 cos 5-Sin5 0 R (5)=sins cos s 0 0 T=(t)是从标准历元t到观测历元t的儒略世纪数,1儒略世纪=36525 日
ZA=0.640616°T+0.0003041°T 2 +0.0000051°T 3 θZ=0.5567530°T-0.00001185°T 2 -0.0000116°T 3 ξZ=0.6406161°T+0.0000839°T 2 +0.0000050T3 ( ) − − = 0 0 1 sin cos 0 cos sin 0 Z Z Z Z RZ Z ( ) − = sin 0 cos 0 1 0 cos 0 sin Ry z ( ) − − = 0 0 1 sin cos 0 cos sin 0 Rz T=(t-t0 )是从标准历元 t0到观测历元 t 的儒略世纪数,1 儒略世纪=36525 日
