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介绍一种确定地平坐标和黄道坐标简易办法

2006-04-30 09:56阅读:
编者按:天文学的乐趣在于探索、发现和思考,自己动手制作小工具正是这种乐趣的延续。用惯了星空软件而不熟悉坐标转换的你,看了秦老师的这篇文章后,是不是对天球坐标系有了更深的认识呢?
介绍一种确定地平坐标和黄道坐标简易办法
淄博师范高等专科学校(255100) 秦克铸
天球仪是学习天文知识最常用的教具和学具,是天文爱好者观测星空最得力的帮手之一。一般的天球仪上,子午圈、地平圈、天赤道、黄道等大圈上都有刻度,比如:天赤道上每隔15°做一个标记,黄道上每隔15°有个节气标记,地平圈、子午圈上都有精确到1°的刻度。借助于这些刻度,我们可以很容易地读出天体的赤经、赤纬以及它在某一确定时刻的时角坐标。但是,由于天球仪上大多都没有画出地平经圈和黄道经圈,所以,借助于天球仪,除了天体上中天时的高度、方位可以很容易读出外,其它时刻天体的地平坐标和黄道坐标都无法直接读出。虽然我们可以借助于球面三角公式进行球面坐标的换算,而且换算结果比较准确,但对于一个初学者或者一个数理基础还不够好的中学生来说,很显然这是不现实的。为此,这里向大家介绍一种用自制软尺在天球仪上确定天体的地平坐标和黄道坐标的简易方法,供大家在学习时参考。
所谓自制软尺,实际上是一种自制的带有刻度的纸片或胶片。软尺的宽度取2厘米即可,长度则应当根
据天球仪的大小而定,一般取1/4个子午圈的长度即可。软尺的刻度可以比照天球仪上赤经圈、天赤道或者黄道上的刻度来刻画,由于天赤道或者黄道上的刻度大多为15°一格,而赤经圈上则是每隔10°一格,所以,建议大家用赤经圈上的刻度来刻画软尺上的刻度,并用内插法将每一格进行分割,每隔1°刻画一条短线,每隔5°刻画一条长线标记。刻画自制软尺的刻度时应当注意:软尺的短边一定要与天赤道中心线重合,长边与赤经圈中的一条重合,纸片或胶片一定要紧贴天球仪表面,这样做出的尺子才准。
自制软尺做好后,就可以用来确定天体的地平坐标和黄道坐标了,方法如下:
①用自制软尺确定任意时刻某一天体的黄道坐标。将软尺始端与黄道中心线重合,长边过该天体中心,另一端对准较近的一个黄极(如果天体位于黄道以北,就对准北黄极,反之则应对准南黄极)。此时,就可以根据软尺上的刻度读出该天体的黄纬,保持软尺不动,就可以在黄道上根据软尺的位置读出该天体的黄经。例如,我们要确定织女星的黄道坐标,首先要将软尺始端与黄道中心线重合,长边过织女星中心,另一端对准较近的一个黄极—北黄极,此时,软尺上的刻度表明织女星的黄纬约+63°,保持软尺不动,在黄道上根据软尺的位置读出织女星的黄经约+279°(见图片1)。
介绍一种确定地平坐标和黄道坐标简易办法
②用自制软尺确定任意时刻某一天体的地平坐标。将软尺始端与地平圈中心线重合,长边过该天体中心,另一端对准天顶。此时,就可以根据软尺上的刻度读出该天体的地平高度,保持软尺不动,就可以在地平圈上根据软尺的位置读出该天体的方位。例如,用天球仪确定北纬30°地方6月22日21点时“心宿二”的地平坐标。首先将天球仪仰极的地平高度调整为30°(根据子午圈上的刻度完成,见图片6),然后找到6月22日太阳的位置(夏至点),再将太阳从上中天向西转动9个小时即135°。此时,心宿二位于南偏东半天空中。用自制软尺测量此时心宿二的地平坐标,结果:高度约+31°,方位约-22°(南偏东22°,见图片2)。当然,如果将天球仪换成《活动星图》就更方便了。
介绍一种确定地平坐标和黄道坐标简易办法
这里有三个问题需要说明。一是用自制软尺在天球仪上确定天体地平坐标和黄道坐标的原理。规则的天球仪应当是个正圆球,所以,天球仪上任一大圈都可以划分为相等的360份,一份为1°,因而我们可以根据地平圈、天赤道、黄道、子午圈等天球大圈来自制软尺。二是用自制软尺确定的天体的地平坐标、黄道坐标只是个大约数,远没有用球面三角公式计算的结果准确,但它比计算来得方便,而且更容易为中学生掌握,其测算的结果作为科学普及使用应该是没有问题的。三是在天球仪上确定天体地平坐标和黄道坐标的简易办法很多,并非只有这一种,比如,根据上面说的道理,用已有大圈上的刻度作比照,用大圆规测量天体的地平坐标、黄道坐标也可以。希望同学们想出更多的办法。
原载《天文爱好者》2004年第6期

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