思考

该知识点在南北半球

是否都适用

？？？

为了后边的证明

需要

先解决以下三个基础问题

北极星在哪？

什么是仰角？

当地纬度是如何划定的？

1

北极星在哪？

地球自转的绕转轴——地轴

极北方向

延长线上

当前距地球

445.3光年

图1 北极星与地轴的位置关系

图2 天空中北斗七星与北极星的位置关系

由于地球自转

且北极星位于地球自转轴

的延长线上

因此

它相对其他恒星静止不动

图3 图中央位置为北极星

2

什么是仰角？

在进行观测过程中

视线在水平线以上时

视线与水平线的夹角

即为仰角

图4 仰角示意图

在天文学上

主要指

所观察天体

与

观察者所处位置地平线

之间的夹角

图5 该地仰角为90°

3

当地纬度是如何划定的？

纬度是

该地垂直于地平线的法线

与赤道面的夹角

是一个线面角

例如：北京纬度大约是40°N

图6 经纬度示意图

kai

开

shi

始

zheng

证

ming

明

三个基本问题已经解决

那为什么

观察北极星

仰角=当地纬度

因观察点不同

一共有三种情况

01

观察点在北极点上

图7 北极点仰望北极星示意图

我们看到

该地仰角为90°

而北极点纬度为90°

02

观察点在赤道上

图8 赤道仰望北极星示意图

在赤道上

视线方向与地平线平行

角度为0°

而赤道纬度为0°

思考

南半球

能否看到北极星

03

观察点在北半球任意一点A

图9 北半球任意点仰望北极星示意图

设A地纬度为∠4

而∠1为观察北极星的仰角

∠4+∠3=90°

∠2+∠3=90°

∴∠2=∠4

又∵∠2=∠1（互为内错角）

∴∠1=∠4

得出

在北半球观察北极星的仰角=当地纬度

的结论

注：第二种情况中北极星的位置发生了变化，是由于北极星距离地球约445.3光年，这个距离可以忽略地球直径的影响（相当于你观察非常遥远的一个事物，你的移动距离对观察该事物的角度影响可以忽略），因此，北半球所有地点看北极星的视线都应该和地轴平行。南半球则看不到北极星。