地球概论试验指导手册-地理科学学院.DOCVIP

《地球概论》/《简明天文学》 实验指导手册 余 明 编 2007年6月修订 目录 《地球概论/天文学基础》 2 实验项目指导手册 2 第一部分：主要实验项目 2 实验项目一：天球仪原理和使用方法 2 一、实验目的 2 二、实验内容 2 三、实验过程 2 四、实习 7 五、参考答案 8 实验项目二：四季星空和重要天象的认识 9 一、实验目的 9 二、实验内容 9 三、实验过程 9 实验项目三：天文望远镜原理和使用 20 一、实验目的 20 二、实验内容 20 三、实验过程 20 四、实习 27 附实验教学大纲 28 《地球概论/天文学基础》 实验项目指导手册 《地球概论》是地理专业基础课之一，要求学生在掌握理论知识的同时，应学会操作主要天文仪器，验证课堂所学的理论，完成主要实验实验。 第一部分：主要实验项目 实验项目一：天球仪原理和使用方法 一、实验目的 1 了解天球仪基本构造； 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天文学的问题。 4 学会基本的农历编算方法 二、实验内容 1 观察天球仪的结构，熟悉天球仪的使用操作； 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 4 时间推算和农历的编制（恒星时、太阳时和太阴时、地方时及换算、利用天文年历编制农历、算出日、月合朔和中气的日期等） 三、实验过程 1． 仪器准备 天球仪、圆规、天文年历、日历、计算器 2 认识天球仪的结构及使用操作 （1）天球仪的结构的认识 天球仪由天球、地平圈、子午圈和支架四部分组成，如图1： ①天球　　天球是天球仪的主体。天球可以绕一根贯穿圆球心的轴旋转，这个轴称为天轴， ②子午圈 子午圈是通过观测者的地理经圈平面子午面与天球相交的大圆0°~ 90°的刻度，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 地平圈是个水平圆环，可以读取任意天体中天时的高度。地平圈上特殊的点有北点和南点、东点与西点。地平圈上有0°~ 360°的刻度，可以表示方位角。 ④支架 支架包括竖环和底座两部分，竖环可以调节天极的高度，它也可以支持子午圈，并且与支架的底座相连，使天球仪连成一体。 （2） 天球仪的校正 使用天球仪认识星空以及求解天体视运动问题时，必须将天球仪调整到与观察者坐标系统相符合的位置，这种调整叫做天球仪的校正。 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，使天极高度等于当地的地理纬度即可。 ?方位校正 ：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，就是方位的校正。这样天球仪上所示的星空就与当地实际星空相一致了。 时间校正 ：如果讨论具体时刻的天象，还必须对观测时刻进行时间校正。 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下。假如地方视时小于12h，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，那么要根据时差订正视时，再按照上面的方法校正。如果是“北京时间”，那么要根据经度差订正为地方平时，再订正为视时，最后按照上述方法订正。 3 利用天球仪求算天体的位置 （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（非整时赤经线用内插法确定），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。 （3）读取某日的太阳黄经、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。 （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想交，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