《第二章 坐标系统与时间系统》
在大地测量学中,坐标系统与时间系统是基础且至关重要的概念。本章主要介绍了地球的运动、天球的基本概念以及相关坐标系统,同时还涉及到了时间的描述和测量。
地球的运动分为四种类型:与银河系一起在宇宙中的运动、在银河系内与太阳共同旋转、绕太阳的公转以及自转。其中,地球的自转形成了我们日常所经历的昼夜交替,而公转则决定了四季的更迭。
天球是一个假想的球体,它以地球质心为中心,用于将天体的位置投影到其表面进行研究。天球上的主要参考点、线和面包括天轴(连接南北天极)、天球赤道面(与地球赤道面重合)以及黄道(地球公转轨道在天球上的投影)。黄赤交角约为23.5度,这一角度对地球上气候分布有着直接影响。
坐标系统在天文学中至关重要,如天球赤道坐标系统,包括赤经和赤纬,它们分别描述了天体相对于春分点和天球赤道的角距离。春分点是黄道与天球赤道的交点,是天文参照的重要基准。
地球的公转遵循开普勒三大定律,其轨道是椭圆形,太阳位于椭圆的一个焦点。地球自转则有岁差和章动现象,岁差导致春分点逐年西移,章动则使得北天极在天球上的位置呈现周期性波动。此外,地球自转还有极移现象,即地轴相对于地球内部的位移,导致地面点的纬度变化。
时间的描述包括时间原点和单位。选择周期性运动作为时间标准时,要求该运动必须是连续且均匀的。地球自转的非均匀性导致了日长的变化,这影响了基于地球自转的时间尺度。为了精确测量这些变化,国际上设有专门的服务机构,如国际极移服务(IERS)和国际时间局(BIH)。
这一章深入讲解了地球运动的天文学背景,以及如何构建和理解天球坐标系统,同时阐述了时间测量的原理与现实应用,为后续的学习和实践提供了坚实的基础。