赛维板报丨地球坐标参照系-坐标和坐标系

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1、坐标

坐标( Coordinate) 是用于在一个给定维数的空间中相对一个参照系来确定点的位置的一组数。

2、坐标系

坐标系( Coordinate System) 则是一种在给定维数的空间中用坐标来表示点的方法, 它是测量参照系的核心数学元素。

坐标系的类型很多, 有坐标轴相互正交的笛卡儿坐标系( Carte_x0002_sian Coordinate System) 和由多个截面所组成的曲线坐标系( Curvilinear Coordinate System) 等。

在不同的坐标系中, 表示坐标的方法也有所不同。例如: 在大地坐标系( Geodetic Coordinate System) 中, 用点与若干参考面的角度和距离值来表示坐标; 在三维笛卡儿坐标系( 也被称为空间直角坐标系) 中, 则用原点至点的矢径在各个坐标轴上的投影长度来表示坐标。

在测量应用中, 仅依靠坐标系本身还无法真正确定点的位置, 还必须将坐标系与位置基准联系起来, 形成一个完整的坐标参照系, 才能对点的位置加以确定。也就是说, 点的坐标是在一个坐标参照系下定义的。

3、测量定位基准

在测量定位中, 被用做基准的量通常是作为测量或计算基础的点、线或面。例如, 用于定义天体参照系的天球、赤道面、黄道面、春分点, 用于定义大地坐标系的参考椭球及其定位和定向, 用于定义高程参照系的大地水准面等。

4、坐标参照系

➊坐标参照系是提供系统原点、尺度、定向及其时间演变的一组协议、算法和常数。由此可见, 要确定一个坐标参照系, 至少需要确定其原点、轴向及尺度, 而基准则提供了用于确定这些量的依据。虽然严格说来, 基准和坐标参照系并非是两个完全等价的概念, 但由于它们之间的关系非常密切, 因而在很多情况下并未严格区分这两个概念。不过, 坐标参照系的外延和内涵都要比基准广得多。

➋根据其运动特性, 可将坐标参照系分为两大类, 分别为坐标轴相对于宇宙中遥远天体固定不动的天球参照系( CRS—CelestialReference System) 和随着地球在空间中一同旋转的地球参照系( TRS—Terrestrial

Reference System) 。其中, 天球参照系也被称为空固系( Space-fixed Ref_x0002_erence System) , 地球参照系也被称为地固系( Earth-fixed Reference System) 。天球参照系通常用于定义天体的位置, 而地球参照系则通常用于定义地面点的位置。

重60万亿吨的地球，为什么一直悬浮在宇宙，不会掉到宇宙边缘？

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人类对于地球这颗质量庞大的星球悬浮于宇宙中的奇迹感到不可思议。然而，这种奇迹并非是简单的巧合，而是众多因素的综合结果。在宇宙中，上下左右的概念并不存在，一切都取决于空间的相对位置。

地球能够在宇宙中保持悬浮的平衡状态，得益于多种因素的共同作用。首先是万有引力的作用，这是一种物体之间相互吸引的力量。牛顿的引力定律揭示了质量和距离是影响引力大小的关键因素。从牛顿被苹果击中的那一刻开始，引力的奥秘才逐渐为人类所理解。地球之所以能够稳定地存在于太空中，是因为引力让物体在地球表面上保持牢固，形成上下高低的差异。

然而，地球并非是静止不动的。地球的自转和公转带来了离心力和向心力，使得地球具有某种程度的运动。它并不是简单地在太空中悬浮着，而是绕着太阳旋转，并且在受到太阳引力的同时，还拥有一定的切向速度，使得地球始终避免与太阳碰撞。这就像地球上的人造卫星利用切向速度来绕地球运行一样。这种平衡状态使得地球能够稳定地存在于宇宙中。

除了太阳的引力，其他星体也在影响地球的运动。月球对地球施加引力，导致潮汐现象的发生，同时也减缓了地球的自转速度。地球的自身特点也对其悬浮状态产生影响。虽然我们通常将地球形容为圆球，但它实际上更接近一个稍微扁平的椭圆。地球的自转和引力压缩了赤道半径，使其更接近一个“大鸭蛋”的形状。这种形状有助于均匀分布质量，增加了地球稳定运行的几率。

地球还拥有磁场，能够吸引和防御宇宙中的有害物质，如太阳风和宇宙射线。这一特性对地球的生态平衡至关重要。然而，人类的活动正在对地球平衡造成负面影响，如温室效应导致的气候变暖，核废水排放等。我们必须意识到地球的脆弱性，采取行动保护环境，以维持地球的平衡状态。

至于地球是否会掉落到宇宙的边缘，科学家目前尚无法准确预测。宇宙的奥秘远超人类的认知，我们对于宇宙的探索仍在初级阶段。虽然地球的平衡状态是多重因素的结果，但也有很多未知的因素在其中。地球失去悬浮的可能性尚不清楚，但无论如何，保护地球、探索宇宙仍然是人类的责任和使命。

总之，地球悬浮于宇宙中的平衡状态是众多因素相互作用的结果。地球的引力、自转、公转、形状和磁场等因素共同维持了这种平衡。人类必须认识到地球的珍贵，保护环境，维持地球的生态平衡。未来的宇宙探索将揭开更多的秘密，但对于地球的平衡状态，我们应该保持敬畏之心，谨慎对待。

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