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请问时角和方位角有什么区别?

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不是都是从南向西算吗?


1楼2019-05-26 10:58回复
    到底有什么区别呀


    2楼2019-05-26 11:22
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      时角和方位角,那区别可大了。
      首先,时角和方位角都是球面角。但啥是球面角呢?
      设球面上有两个大圆弧l1和l2,它们相交于A,且它们之间的夹角为α。那么角α就是大圆弧l1和l2所夹的球面角。
      设球心为O。那么把A点作为极点,连接OA,那么有向线段OA(向量)实际是一个极轴。
      球面上,与极轴OA垂直的大圆有且只有一个,这个大圆是以A为极点的0纬度大圆。设这个0纬度大圆为大圆n。
      如果大圆弧l1与大圆n相交于B,大圆弧l2与大圆n相交于C,那么弧BC的弧度就是球面角α的值。
      那么,时角和方位角都是球面角,它们最大的不同点在哪呢?
      时角(北半球)的极点是北天极。如果时角的极点是北天极,那么很明显,时角所对应的0纬度大圆就是天赤道圆。时角坐标系是以北天极轴为旋转轴建立的坐标系,但球面坐标系光有旋转轴不行,必须还得有起始轴,还得有旋转方向。时角坐标系的旋转轴是北天极轴,那么它的0纬度大圆就是天赤道圆。由于球面坐标系起始轴必须垂直于旋转轴,所以时角坐标系的起始轴一定在天赤道圆面上。由于,地平南点的赤纬值=所在地纬度值-90°,所以地平南点并不在天赤道上,所以地平南点不是时角坐标系的起始轴。连接天顶和地平南点,作大弧。那么这个大弧与天赤道相交于D,连接OD。那么有向线段OD,就是时角坐标系的起始轴。此外,时角坐标系(北半球)是左旋坐标系,旋转方向遵守左手法则。左手法则是:左手拇指指向旋转轴方向,那么左手四指所指的方向就是时角增加的方向(经线增加的方向)。
      方位角(北半球)的极点是天顶。所以,方位角所对应的0纬度大圆实际是地平圆。地平坐标系是以天顶为旋转轴建立的坐标系。地平坐标系的0纬度大圆是地平圆,那么地平坐标系的起始轴一定在地平圆面上,设地平圆北点为N,连接ON。那么有向线段ON就是地平坐标系的起始轴。地平坐标系(北半球)和时角坐标系(北半球)旋转方向相同,都是左旋坐标系,遵循左手法则。
      所以,时角和方位角最大的不同就是极点不同,时角(北半球)的极点是北天极,所以时角能够随时间均匀变化,通过时角我们可以计算时间。方位角的极点是天顶,所以方位角不能随时间均匀变化。此外,时角坐标系和地平坐标系不光是旋转轴不同,起始轴也根本不在一个平面上。不要认为时角坐标系的起始点是地平南点,这是错的,时角坐标系的起始点在天赤道上,是天顶与地平南点所在的大弧与天赤道圆的交点。而地平坐标系的起始点为地平北点。


      IP属地:内蒙古3楼2019-05-26 23:25
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        假设天球半径固定为1,那么想构建天球坐标系需要满足三个条件,只有具备三个条件,才能建立天球坐标系:
        1.天球坐标系需要有旋转轴,也就是极轴。设球心为O,球面上任意一点A,连接OA,那么有向线段OA就可以当成天球坐标系的旋转轴,也就是极轴。其中A是正极点。延长线段AO,且与天球面交于B,那么B与A以及天球球心O共线,所以B与A角距为180°,B为负极点。在A和B之间有无数个弧长为180°的半圆弧,每一个半圆弧就是一条经线。
        2.天球坐标系需要有起始轴。如果建立平面直角坐标系,我们应该知道,需要有相互垂直的两个有向直线x轴和y轴。其实,天球坐标系也是这样,光有一个旋转轴(极轴),无法建立坐标系,必须得有起始轴。起始轴是与旋转轴(极轴)垂直的轴,且起始轴必须要经过球心O。起始轴用来标示哪一条是0°经线,从而确定各个经线的经度。在天球面上,与极轴OA垂直的大圆有且只有一个,这个大圆标识为大圆a,大圆a所在的平面为大圆面标识为大圆面γ。也就是说,对于任意极轴OA,与它垂直的大圆有且只有一个,是相当特殊和固定的,这个大圆非常重要。这个大圆a其实就是以A点作为极点的赤道圆,这个大圆a的纬度值定为0°,所以大圆a就是0纬度大圆。大圆a所在的平面为大圆面γ。对于正极点A来说,大圆面γ是唯一的大圆面(注意:平面和圆的区别)。因为大圆a的圆心就是球心O,所以球心O在大圆面γ内(注意,大圆面γ是一个平面,面积是无穷大)。由于极轴OA垂直于大圆面γ,那么极轴OA垂直于大圆面γ内的任意直线。因为大圆a上的任意一点都在大圆面γ内,而球心O也在大圆面γ内。假设大圆a上有任意一点C,连接OC,那么线段OC一定在大圆面γ内,那么极轴OA垂直于OC。线段OC满足起始轴的两个特点:一是起始轴必须经过球心O,线段OC显然经过球心O。二是起始轴必须与极轴OA垂直,前面已经论证OC垂直于OA。所以有向线段OC可以作为球面坐标系的起始轴。C为球面坐标系的起始点。因为C是大圆a上的任意一点,所以,大圆a(大圆a是与极轴OA垂直的唯一大圆,也就是0纬度大圆)上的任意一点都可以作为起始点,而连接球心O和大圆a上的任意一点C,那么有向线段OC就是球面坐标系的起始轴。在球面上,与大圆a平行的圆有无数个,这些圆也都垂直于极轴OA,但这些圆都是小圆。小圆是什么圆呢?小圆也在球面上,但小圆的圆心不是球心,且小圆半径小于球的半径1.小圆上两点之间弧的曲率大于大圆上两点之间弧的曲率,所以小圆上的点不能使用球面三角形公式去计算。这些与大圆a平行且与极轴OA垂直的圆就是纬线圆。纬线圆与正极点A的角距是定值,设纬线圆与极点的角距为θ,那么纬线圆的纬度值δ=90°-θ
        3.天球坐标系除了要有极轴(旋转轴)和起始轴以外,还必须要有旋转方向。
        如果学过平面极坐标系,我们应该知道:建立平面极坐标系需要有极点和极轴,但仅有极点和极轴其实是不够的,还有一个隐藏要素就是旋转方向。平面极坐标系的极轴其实有两个旋转方向,一个是顺时针旋转,一个是逆时针旋转。通常我们选取逆时针旋转为正旋转方向,逆时针旋转的角为正角。但这并不代表极轴不能顺时针旋转。我们完全可以用同样的极点和极轴,建立完全不同的另一个极坐标系。只是这个极坐标系的旋转方向是顺时针旋转,以顺时针旋转的角作为正角。所以,同样的极点和极轴,因为旋转方向不同,可以建立两个完全不同的极坐标系。这两个极坐标系一个是以逆时针旋转为正向,一个是以顺时针旋转为正向。两个极坐标系所作出的图像看着相似,实际完全不同,就像镜像一样。如果平面可以折叠,那么将这个平面折叠,这两个图像可以重叠。
        天球坐标系虽然固定半径为1,但它与平面极坐标系有类似之处,那就是它也具有旋转方向。那么天球坐标系旋转方向如何规定?这里我使用的是左手法则和右手法则。
        左手法则:左手拇指指向极轴(旋转轴)方向,左手四指的指示方向就是经度值增加的方向。满足左手法则的天球坐标系是左旋t坐标系,比如北半球的地平坐标系,北半球的时角坐标系。
        右手法则:右手拇指指向极轴(旋转轴)方向,右手四指的指示方向就是经度值增加的方向。满足右手法则的天球坐标系是右旋坐标系,比如南半球的地平坐标系,南半球的时角坐标系,赤道坐标系,黄道坐标系。
        那么天球坐标系的旋转方向有没有更具体表示方法呢?
        其实,我有更具体的表示方法。看帖的朋友可以认可也可以不认可。前面说到,极轴OA垂直于赤道大圆面γ(0纬度大圆面),而起始轴OC在赤道大圆面γ内,所以极轴OA垂直于起始轴OC。如果在赤道大圆上有一点D,连接OD,且令OD垂直于起始轴OC。那么,由于OD在赤道大圆面γ内,那么极轴OA垂直于OD,同时OD垂直于起始轴OC,而极轴OA于起始轴OC垂直,那么三个轴:极轴OA,起始轴OC,和未知轴OD是两两垂直的。这类似于三维立体坐标系的x,y,z轴两两垂直。未知轴OD是这样规定的:OD轴所指示的经线经度值必须是90°,也就是D位于90°经线上,且D在赤道大圆a(0纬度大圆)上。那么,这样可以确保OD轴一定可以同时垂直于极轴OA和起始轴OC,我们称OD轴为虚轴。这个OD轴有个两个特点:一个特点是OD轴所指示的经线必须是90°经线,即D在90°经线上。另一个特点是OD轴既垂直于极轴OA,又垂直于起始轴OC,所以D又在赤道大圆a(0纬度大圆)上。在天球坐标系,虚轴OD不用来表示具体数值,就是用来表示旋转方向。假设起始轴OC通过某种旋转方式旋转90°,与虚轴OD重合,如果旋转方式满足左手法则,那么这个天球坐标系是左旋坐标系。如果旋转方式满足右手法则,那么这个天球坐标系是右旋坐标系。
        通过三个轴:极轴(旋转轴)OA,起始轴OC,虚轴OD,我们可以作天球坐标系的任意变换。包括左旋坐标系和右旋坐标系的镜像变换。


        IP属地:内蒙古4楼2019-05-27 09:28
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          这次人肉数据库弄巧成拙了,写太多人家反而不好接受
          简单来说这俩根本不是一个坐标系统,时角的基本参考大圆是天赤道,而方位角的则是地平圈


          IP属地:北京来自iPhone客户端5楼2019-05-29 12:49
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