地平高度亦称地平纬度,通称高度和高度角,以符号h表示,单位为“度”。天体的高度以地平圈为起点(即0°),以天顶为90°,沿天体所在地平经线圈向上量度,自0°~90°。其中,北极星的地平高度就是当地的地理纬度。
1 简单测量
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地平高度指的是某个天体距离地平圈的角距(星球-观测者-地平线这个角的角度)。
举例:“在我国东端的香港,19时37分掩星开始,月球地平高度虽只有18°,此时太阳已经落下,观测条件还是不错的。20时01分掩星结束时,月球的地平高度还将有13°左右。”
这句话中“月球地平高度虽只有18°”和“月球的地平高度还将有13°”之中的
15° 13°
如何用眼睛判断。
比如说的高度角还有18°可以通过以下方法判断,把手伸到最远的距离,那一个手掌的长度大约是20°,宽大约是12°。
也可以通过和天空中的天体距离进行比较。例如北斗七星的长度大约是35°,牛郎织女的距离大约是34°,通过这样的在天空上已知距离的天体可以对其他天体的距离进行比较。
当然上面的方法是非常粗略的,要真的准确测定两个天体的焦距还是要用上六分仪等仪器。
水星和太阳的28°指的是水星和太阳的角距离(已经说了,就是水星-观测者-太阳这个角的大小)。
这个数据可千万不要用肉眼判断,在太阳在天空上的时候,是看不见水星的(水性比较暗)。等到太阳落山可以显现出水星的时候,太阳距离地平线已经有一定角度了,两个天体都不同时在天上,用肉眼很难测定(其实,看到水星不是一件容易的事情……)。
2 方位角意义
地平高度方位角是这样定义的,从南点自西向东起算(也有北点),分为360度。比如正西方的方位角就是90度,正北方的方位角就是180度,以此类推。地平坐标系中的基本圈是地平圈,基本点是天顶和天底,天顶就是从中心做基本平面的垂线与天球的交点。就是我们仰头看到的天穹的中心,最高点。天顶的地平高度角是90°。方位角以南点为0°,西点为90°,北点为180°,东点为270°。地平高度角就是天体目标与观测者连线与地平面所成的小于90°的角。地平坐标系用方位角和地平高度角来表示天体的位置。对于地球的自转、公转产生的周日视运动与周年视运动,恒星的方位角和地平高度不断变化。
3 相关试题示例
一:(2002•重庆)如图,A、B是两幢地平高度相等、隔岸相望的建筑物,B楼不能到达,由于建筑物密集,在A楼的周围没有开阔地带,为测量B楼的高度,只能充分利用A楼的空间,A楼的各层都可到达且能看见B楼,现仅有测量工具为皮尺和测角器(皮尺可用于测量长度,测角器可以测量仰角、俯角或两视线的夹角).
(1)你设计一个测量B楼高度的方法,要求写出测量步骤和必需的测量数据(用字母表示),并画出测量图形;
(2)用你测量的数据(用字母表示)写出计算B楼高度的表达式.
考点:解直角三角形的应用-仰角俯角问题.
专题:方案型;操作型.
分析:(1)可在A楼上不同的高度选取两点,分别求出其对于B的仰角,再利用仰角构造两个直角三角形.
(2)借助公共边,解即可得B楼的高度.
解答:解:(1)①在A的一层测的其对于B楼楼顶的仰角为α;
②在A的二层测的其对于B楼楼顶的仰角为β;
③用皮尺测得一层到二层的距离为a;计算可得B楼的高度.
(2)B楼的高度为•a.
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点评:本题是开放性题目,要求学生借助仰角关系,根据题意中所给的条件,设计方法即可
二:怎样理解北天极的地平高度等于当地的地理纬度
解答:地球北半球上任意一点A,过A和地心剖开为一个园O,A与地心的连线与地心和赤道上点的半径的夹角a就是A的地理纬度;
过A做O的切线即是A的地平线,A与北天极的连线与地平线的夹角b即为北天极的地平高度;
因北天极可认为是无限远故“A与北天极的连线”与“O赤道上点的半径”垂直,切线与半径垂直,即角a与角b的两条边互相垂直,故a=b,证毕
4 证明
目前,由于北极星的赤纬为+89.25°,非常地靠近北天极(即地轴北端指示的方向)。
求证:北极星的地平高度大致与当地地理纬度相同。
看右图。已知:O为地心,N为北极点。A为北半球的某个地点,其纬度为d。
BC为A地的地平线,BC与OD的延长线交于C点。BC与OA垂直。g为A地北极星的地平高度(角)。
求证:∠d=∠ g。
∵远方的星光是以平行线的方式射向地球的。
∴AM∥BO(即NO)∴∠ g=∠q(内错角相等)
∵OA⊥AB,
∴∠q+∠b=90°
∵NO⊥OC,
∴∠BOC=90°,即∠BOC=∠b+∠d=90°
∴∠d=∠ g
[1]
5 月亮地平高度
据广东天文学会预测:中秋之夜,月亮位于北半球上空,月亮地平高度角较大,为1987年以来中秋之夜之冠,比去年大了12度。月亮高度角大,月光穿过的大气层较薄,大家看到的月亮就会较明亮。在广州,今年中秋之夜可目睹到中秋月的时间长达12小时41分钟(月出至月没时间),为21世纪以来中秋之夜之最,最佳赏月时间是23时41分。
如果月亮位于北半球上空,当地地理纬度越高,可看到中秋月的时间就越长,即北方(高纬度)比南方(低纬度)看到中秋月的时间更长。今年中秋之夜,看到中秋月的时间,香港只有12小时39分钟,而台湾为12小时42分钟。
今年中秋,十五的月亮十六圆,”外国的月亮比中国的圆。“月亮最圆时刻出现在农历八月十六(10月4日)下午2时10分(望)。我国各地都看不到最圆的中秋月,而美国和加拿大等国家可看到最圆的中秋月。从综合因素讲,我国今年农历八月十六晚上看到的月亮比农历八月十五更圆更大更亮。预计到2011年,我国中秋才会出现十五的月亮十五圆。
今年中秋,月亮距离地球稍远。去年中秋晚上8时,月亮距离地球为381894公里,比平均值384400公里近了2506公里;今年中秋晚上8时,月亮距离地球为391578公里,比平均值远了7178公里。预计明年中秋晚上8时,月亮距离地球比今年同期更远。
何时赏月最佳?应在月上中天时。因为月上中天时,月亮高度角最大,月光穿过的大气层最薄,月光最亮。并且,月上中天时,月亮位于正南方向,成为名副其实的“指南针”。
在广州,迎月夜(农历八月十四)最佳赏月时间是22时58分(月上中天);赏月夜(农历八月十五)最佳赏月时间是23时41分;追月夜(农历八月十七)最佳赏月时间是0时26分。
中秋之夜(农历八月十五)在广州,17时25分,月亮从东方冉冉上升;23时41分,月亮升得最高,也最亮,是赏月的最佳时刻;此时,月亮高度角最大,达74度;次日清晨6时6分,秋月隐隐西落。[2]
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