天球坐标系统

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天文坐标的方向
Celestial.png
银河、黄道与赤道坐标系统的方向,投影在天球上,显示出银河赤道(黑色)、银河北极(NGP)、黄道(橘色)、黄道北极(NEP)、天球赤道(蓝色)和天球北极(NCP)。太阳和地球未依比例显示,但是正确的呈现太阳环绕银河中心的轨道方向,和地球环绕太阳的轨道方向

天球坐标系统,是天文学上用来描绘天体在天球上位置的坐标系统。有许多不同的坐标系统都使用球面坐标投影在天球上,类似于使用在地球表面的地理坐标系统。这些坐标系统的不同处只在用来将天空分割成两个相等半球大圆,也就是基面的不同。例如,地理坐标系统的基面是地球的赤道。每个坐标系统的命名都是依据其所选择的基面。

坐标系统[编辑]

坐标系统 基面 坐标
地平
(也称为Alt/Az或Az/El)
地平面 天顶/天底 高度(也称为仰角) - 方位 - 子午圈
赤道 天球赤道 天极 赤纬 - 赤经时角
黄道 黄道 黄极 黄纬 - 黄经
银河 银河平面 银极 银经 - 银纬
超星系 超星系平面

地平坐标系统[编辑]

地平或高度方位系统,观测者位于地球上,围绕着自身的自转轴每一恒星日(23h56m)相对于固定的恒星背景旋转一周。在地平系统中,天体位置的定位主要用于计算出与没的短暂时间,例如,太阳升起和沉没时间的计算。过去它也用于导航,例如,确定行星位置的高度与方位,依据时间确定船只正确的经度和纬度。许多望远镜也采用经纬仪的架台,然后依据时间、地理位置,利用电脑计算天体在地平上的位置(高度和方位)。

赤道坐标系统[编辑]

赤道坐标系统以地球的中心为中心并且固定住环绕我们的天空,因此它看起来与地球固定在一起,而我们在地球的表面上绕着自身的轴旋转。赤道坐标描述的天空,包括所见的太阳系,和现在所有的星图几乎全都用赤道坐标来绘制,而古代的东方天文学家早已使用这种坐标绘制星图。

赤道系统是专业天文学家最常用的坐标系统,业余天文学家也使用赤道系统的架台在夜晚追踪天空的运动。天体被调整好的望远镜或其它种类的仪器找到之后,这些天体就会使用与赤道坐标匹配来标示它们的位置。

最常被选用的赤道系统是古老的1950分点或现代的2000分点,但也可以使用标示日期的赤道系统,意味着必须考量日期的需要,例如对一颗行星或太空船位置的测量。也有细分到“平均日”坐标,它们采用平均值而忽略章动和包含章动的"真正日期"。

黄道系统[编辑]

黄道坐标系统是一种古老的坐标系统,使用在天文学占星术上未分家前的星图上,特别是在西方世界。

黄道系统描述的是行星环绕太阳移动的轨道,它的中心在太阳系的重心,也就是太阳的位置。它的基本平面是地球的轨道面,称为黄道面。在行星科学中被大量使用,像是计算行星的位置和其他重要的行星轨道参数:倾角、升交点、降交点、近日点位置等等。

银河系统[编辑]

银河系统是以我们的太阳系为中心,指向银河中心的方向为是0点的位置,而基本平面大致上与银河盘面一致,但是有固定的标准。当然,银河系统是用来决定星际物体在银河中的相关位置。

超星系系统[编辑]

超星系坐标系统也是天球坐标系统之一,他的赤道是校准在超星系平面上。这个系统用于在地的宇宙之中,主要是参考邻近的星系团,包含室女座星系团巨引源英仙-双鱼超星系团等,在平面(二维空间)的分布状态。

经由会议决定,超星系的经度和纬度类比于银道坐标系的银经(l)和银纬(b),分别标示为SGL和SGB,坐标经度的起点(SGL=0)定义为银河平面与超星系平面的交叉点。

地平纬度[编辑]

地平纬度,也可以称为高度角(Altitude)或仰角,指的是从天文地平线(0°) 垂直向上量取到天顶(+90°)的角度。它还可以用负值延伸到地平线下最低点的天底(-90°)。虽然有些地方会使用高度或海拔标高(elevation, geometric height)一词取代仰角,但高度通常会被理解为一种直线单位的距离,像是(米,或是任何其他的长度单位),并不建议将它当成是一个角度的距离。

在天文学中更常被使用的名词是天顶距,这是仰角的余角,也就是天顶是0 °,在地平线上是90 °,最低点的天底是180 °。

坐标转换[编辑]

赤道坐标转地平坐标[编辑]

赤纬时角

为观察者所在的地理纬度

高度角方位角

令θ是天顶(或是天顶距,也就是仰角(Alt)90°的余角)。

因此转换的方程式是:


使用反三角函数可以得到坐标的数值。

注意:反余弦有两组解,例如160°和200°有相同的余弦值,所以需要作个判别。如果H < 180°(或径度量的π),则从上式得到的Az要修正为Az = 360° - Az。

参考文献[编辑]

外部链接[编辑]

参见[编辑]