《地球概論》
實驗實習指導書
實驗一、天球儀的構造和運用天球儀演示天體運動
[實驗目的及要求]
了解天球儀的構造，掌握運用天球儀演示天體視運動的動作技能。
[實驗原理]
1、概述
天球儀是以觀察者為中心，以圓球表示天球的教學儀器。它在天文、地理教學上，可幫助了解天球的各種座標、時間的概念；能形象地理解天象與季節和時間、星象和地理緯度的關係；太陽在天球上位置的變化；也可用來求解實際的天文問題。ty一1型天球儀吸取了中外天球儀的優點，並對內容的表達、工藝的設計作了改進：
用深蘭色將球體突出，以襯托淺蘭色的銀河；用鮮豔的粗紅線和粗黃線分別表示天赤道和黃道；在黃道上紅圈表示太陽的位置，與我國的二十四節氣陽對應。ty——1型天球儀星等分級明顯，用黃色清晰地顯示在深蘭色的球體上，給人以滿天星斗的臆想效果。儀上內容多於高等院校所用的教材，且專業內容也較豐富。
ty—l型天球儀尤其適合於師範院校的天文系、地理系和中學講授地球概論之用。也可供天文、氣象、航海等專業單位和科研機關參考。
2、天球儀的構造
天球儀由球體、底座、支架、子午圈、地平圈及高度方位架等組成。天球儀用粗紅線表示天赤道，它的上方標有赤經度數，它的下方標有恆星時數。每隔15度有一赤經圈。
以春分點為零度繞天赤道一周為360度。以天赤道為零度向南北兩天極，每隔10度有—赤緯圈。到南北天極均為90度。
赤道經度和赤道緯度組成了赤道座標網。
天球儀用粗黃線表示黃道。在它的上方標有以10日為間隔的月份和日期。用紅圈表示太陽在二十四節氣時的位置。
天球儀上還標有銀道和南北兩銀極。
在天球儀上，全天共分88個星座，並用粗紅虛線勾劃出星區界線，它與粗紅的天赤道和粗黃的黃道一起，以十分醒目的形式給教學帶來方便。全天恆星分為四等，並標有著名星團、星雲和變星等內容。並按中外習慣將各星座內的恆星用實線聯接起來，以便辨認。
3、天球儀的用途和用法
天球儀用於：
（1）查閱和辨認星座和恆星。
（2）找出某恆星的赤經和赤緯，或已知赤經和赤緯找出某恆星。
（3）求兩星之間的角距離的近似值。或已知恆星時(或真時、平時、標準時)求某恆星的時角。
（4）找出某日太陽的黃經、赤經和赤緯，或求知某天太陽出沒的時刻、方位、高度及晝長、夜長的時間。
（5）已知地理緯度：求已知恆星時(或真時、平時、標準時)的某恆星的高度和方位角。或從恆星的地平座標求當地的恆星時（或真時、平時、標準時)。
或已知恆星時（或真時、平時、標準時）求知天象。
（6）各種座標的換算。
天球儀用法要則：
（1）、緯度校正：使子午圈靠近地平圈的度數等於某地的地理緯度，然後移動天球儀，使地平圈上的方向與某地方向一致，再使球上已知點轉到自己的位置上時即已校正完畢。
（2）已知地方恆星時，使天球儀與實際天空相符：在作了緯度校正後，耙與已知恆星時相同的赤經時數轉到子午圈下，即使春分點的時角等於這個已知恆星時就行。
（3）已知真時的校正：把該日太陽在黃道上的位置轉於子午圈下，記下其在子午圈下的赤經時分，然後加上已知真時，再減去12時，所得結果為已知真時的子午圈讀數。轉動球體，把赤道上上述墩值轉到子午圈下。
這樣球上各星點與實際天空相符。
（4）已知地方平時，則加上時差成真時，再按3校正。如已知標準時，則按經度變為地方平時。
總之，已知時間而求解的問題，主要是測定子午圈和天球上某一時圈之間的角度的，子午圈這裡代表觀察地點的子午圈。同時還應熟知下列關係：
（1）所有時間都是以天球上一點的時角的連續增加來量度的。
（2）地方恆星時等於春分點的地方時的時角。
（3）地方真時(或地方平時)等於太阻的地方時角 (或平太陽的地方時角)加上12時。地方平時又等於世界時加上(格林尼治以東)或減掉(格林尼治以西)某地子午線與格林尼治子午線間經度差(以時間來表示)。
（4）北京時間(東經120度的標準時)等於世界時加上8時。知道觀察者所在地的經度，把標準時化為地方平時。
例一：找出某一恆星的赤經和赤緯。
把該恆星轉到上中天，從赤道上讀出赤經，從子午圈的刻度上讀出赤緯即可。
例二：找出某日太陽的黃經、赤經和赤緯。
太陽每日的位置標在黃道上，則黃經數可在黃道度數上讀出。太陽的赤經和赤緯，按例一方法讀出。
例三：找出兩星間的角距離的近似值的原則。
低緯度：用兩腳規量得兩星間的距離，再移規於黃道上所得弧長即為所求。高緯度：
用兩腳規求得兩星間的距離長後，在最接近兩星的緯度圈上按已得距離長得兩點。求此兩點的赤經差化為度數即得角距離的近似值。
例四：已知恆星時，求天象。
調整天軸，使天極與地平夾角相當於該地的地理緯度，轉動球體使子午圈讀數等於已知恆星時，也就是使春分點的時角等於恆星時。這時天球儀上的天象即和真實天空相符合。此後也可根據各星點的方位角、高度進行辨認、查對恆星和星座。
例五：已知恆星時(或真時)，求某恆星的時角。
原則①、已知恆星時減該恆星的赤經等於該星的時角。如已知的恆星時小於該恆星的赤經時，可先加上24時再減去赤經即得要求的時角。
原則②、已知真時則把該日太陽所在之點轉至上中天，讀出太陽赤經，再轉動天球使該日太陽的時角等於真時減去12時，所得的差即為恆星時，然後根據原則①，求出該恆星的時角。
例六：已知標準時，求某恆星的時角。
原則，應用經度的換算求得相當的平時，再運用時差(加或減)把相當於平時的真時求出，再把真時減去12時得太陽時角然後加上太陽赤經求得恆星時，最後按例五原則①求解即得時角。
在瀋陽(經度：東8時14分)當10月30日「北京時間」18時30分，求天狼星的時角。北京時間18時30分
按經度換算瀋陽平時應為 + 14分
瀋陽平時18時44分
加時差(+17分17分
真時19時01分
減去12時12時
太陽時角7時01分
太陽赤經(從球上估出) +14時14分
瀋陽恆星時21時15分
天狼星赤經6時43分
天狼星時角14時32分
主要公式：恆星時=時角+赤經
太陽時角+12時=真太陽時。
例七： 10月30日昴星團在瀋陽上公升的真時是多少?(瀋陽：北緯42度東經8時14分)
把天球儀的中心軸按北緯42度調整，使昴星團出現在東方地平面，這時子午圈讀數為20時8分。10月30日太陽的赤經為14時14分，所以， 20時8分一14時14分+12時二17時54分即為昴星團在10月30日瀋陽上公升的真時。
例八：求4月30日瀋陽的晝長及太陽出沒的真時。
把天球轉至(4月30日時)東方地平面，則其赤經為19時33分，轉至西方地平面時，則其赤經為9時17分。那未該日瀋陽晝長為9時17分+24時一19時33分二13時44分(恆星時的時間)。合平太陽時的時間為13時42分。
該日太陽的赤經為2時25分。則19時33分一2時25分一12時=5時8分即為日出真時。9 時17分一2時25分+12時=18時52分即為日落真時。
例九：求大角星的黃道座標。 ，
調整天軸，使地平圈北點上的子午圈度數為66、5度，轉動球使秋分點在地平圈西點，使高度方位架有刻度一面通過大角星中心。用游標卡量得高度為30『(即為黃緯)，在該平面與地平圈的交點讀出黃經(在黃道上讀)為203度。如恆星在黃道以南，則只要調整天軸，使南天極向上，與地平圈的南點成66、5度角距離。
使春分點在地平圈西點即可量出黃緯和讀出黃經。
例十：求北河三的銀道座標。
調整天軸，使地平圈北點的子午圈度數為28度，轉動球使銀道180度之點在地平圈上的西點(即使銀道平面與地平圈平面一致)。如例九方法求得銀緯為24度，銀經為159度。如恆星在銀道面另一面，則使南天極向上，使天軸與地平面南點成28度角距離，轉動球使銀道0度在地平圈的西點，同理可量得銀緯和讀出銀經。
只不過黃緯和銀緯都有正負之分而已。
4、注意事項
（1）拿天球儀時要拿底座，不可以拿地平圈或子午圈。以防損壞支架等。
（2）因球體為紙質的，故防止與尖狀硬體相碰撞。
（3）球面應保持清潔，如有灰塵，可用乾淨濕布擦淨。
（4）儀器應存放於陰涼、乾燥、通風處。
[實驗儀器及用品]
主要有天球儀、星圖。
[實驗內容及步驟]
1、了解天球儀的構造。
2、掌握天球儀的用途和用法。
3、天體視運動演示要領。
[實驗總結]
1、整理觀察記錄。
2、區別不同型別的天體。
3、天體視運動演示要領。
實驗二、星空觀測和行星的辨認
[實驗目的及要求]
1、通過觀察實踐，加深對天球、天體、星座、星雲和天體的執行等概念的認識。
2、通過實地觀察，認識學校所在地天空主要的星座（10個以上）。
3、通過觀察活動，辨別和熟悉學校所在地天空主要的恆星、行星、星雲以及臨時可能看到的流星。了解星星的分布格局，並掌握星空指示的時間、方向、變化規律和星圖的用法。
[實驗原理]
1、星空分布大勢
為了對全天星座分布大勢有乙個全域性性的認識，將星空按赤經分為「四大星區」(見圖2)。每一星區跨赤經6h,各以其拱極星座或著名星座命名，從0h赤經線開始，自西向東依次為仙后星區、御夫星區、大熊星區、天琴星區，簡稱「後、御、熊、琴」。現將四大星區的主要星座和亮星的特徵於表1。
2、星空變化規律
(1)由於地球自轉，產生了星空的週日變化，即恆星在同一天中不同時刻的方位和高度有所不同。
(2)由於地球公轉，產生了星空的周年變化，地球每日東移1°相對於星空則每日西移1°，需4分鐘，乙個月提前2小時，一年後重歸原位。
(3)不同緯度觀測者所觀測到的星空區域不同，兩極地方，只能見到半個天球的星，赤道地區，可見全天球的星。緯度越低可見的星越多。曲靖理論上只能觀察到赤緯-64°以北的恆星。
表1、1四大星區、主要星座、亮星及特徵
3、四季星空
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