天球和天球坐标系.docx

天球和天球坐标系在晴朗的夜晚，仰望天空，眼前像有一个半球形的夜幕天穹，上面点缀着无数闪烁改变的明星，感觉自己仿佛是处在这个天穹的中心，这就是人们对“天球”的印象，天文学家为了研究天体的位置和天体的运动引入了“天球“的概念和天球坐标天球和天球坐标系天球是一个假想的球，它是以观测都（或地心、日心）为中心，以无穷远为半径的球，所有天体都投影在这个球面上天球的轴是地球自转轴的延伸，叫天轴；天轴与天球有两个交点叫做天极，地球北极的延伸的点叫北天极′球南极延伸的那个点叫南天极天体在天球上的视位置，最方便是用球面坐标来表示，在天球上建立的球面坐标系叫天球坐标系天文中常用的天文坐标系有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银道坐标系1.地平坐标系地平系主要有两个参量：方位角A和地平高度H（或天顶距Z），如图：2.1所示观测者的头顶方向与天球相交的点叫天顶（Z点）从观测都脚底方向延伸与天球的交点叫天底垂直于天顶和天底连线并过天球中心的平面叫地平面它与天球相交于一个大圆，这个大圆叫地平圈，也叫真地平这个真地平是数学平面，它和眼睛看到的视地平有所区别在宽阔的海面上，因为地球是球形，视地平总是低于真地平与地平圈平行的小圆叫地平纬圈，与地平圈垂直的大圆叫地平经圈。

从北点沿地平圈顺时钟方向量度叫地平方位角，记做A天体δ的地平高度，是从地平圈沿着地平经圈向上量度，记作地平高度h天体没着地平经圈天顶Z的圆弧叫这个天体的天顶距Z由图可以看出天顶距Z与天体的高度h 的关系为Z＝90所以，地平坐标系中，地平高度h参量也可以用天顶距z代替，两者之和等于90通过北天极p和天顶z的大圆叫天球子午圈，它和真地平相交于N点和S点靠近北天极的叫北点，和它相对的另一点是南点在地平圈上沿顺时针量度，离南、北点各90的点分别叫东点（E）和西点（W）通过天顶、东点、天底和西点的大圆ZEZ’W叫卯酉圈天体通过子午圈叫“中天”，天体每天有两次中天，位置达到最高的叫上中天，位置达到最低叫下中天在极点是特殊情况，两次中天天体的高度一样，可以定天体通过面向的子午圈方向为上中天，相距180背向的那次中天叫下中天地球上任何观测点的天极高度等于当地的地理纬度，由相似三角形的道理，可以证明如图2.2所示，在观测地O’处的天极为P’方向根据两个边互相垂直的角相等（∠ZOQ=∠P’O’E’），所以，天极的高度角等于当地的地理纬度2.赤道坐标系如图2.3所示地球自转轴的延伸与天球相交的两点是北天极P和南天极P’。

地球赤道的延伸与天球相交的大圆圈叫天球赤道即天赤道‘天赤道以北的半个天球叫北天球，以南的叫南天球天球上平行于天赤道的小圆圈叫纬圈，垂直于天赤道并且过两个天极的大圆圈叫经圈或时圈在赤道坐标中，天体的位置，其赤经（RA）用α表示，赤纬（Dec）用δ表示赤纬δ是沿着赤经圈，由天赤道向北天极、南天极两个方向计量0～±90从赤道向北天棚方向量度为正，向南天极方向量度为负地球公转轨道面的延伸与天球相交的大圆圈叫黄道，天赤道与黄道相交于两点，它们分别叫春分点和秋分点春分点是由于太阳在春分日那天由南半球进入北半天球时经过此交点，因此春分点也升交点，用符号γ表示天体的赤经α是从春分点开始，沿着赤道圈逆时针方向计量到天体的赤经圈与天赤道的交战，以0～24h计量3.时角坐标系在时角坐标中，主要的参量是时角t和赤纬δ时角t是从过观测者子午圈与天赤道交点算起，到过天体的赤经圈与天赤道的交战，面向南，沿着赤道圈顺时针方向计量，按小时计量一周360是24小时，所以15为1小时从子午圈向西（逆时针）量度的时角称为负时角，如345的时角为t=-1h等赤纬δ是沿着赤经圈由天赤道向北天极或向南天极两个方向计算，从0～±90。

从赤道向北天极方向量度为正，向南天极方向量度为负，这与赤道坐标一致时角坐标系对于天文观测来说是很方便的，后面我们进到天文时间系统时，就会一目了然4.黄道坐标系如图2.4所示，黄道坐标是以黄道为基本圈，春分点为原点的球面坐标系垂直于黄道的大圆与天球相交的两个极点分别叫北黄极与南黄极天体的黄经是从春分点起算沿黄道逆时针量度，（自西向东），以0～24h计量，量度方向与赤经方向相同黄经用λ表示天体的黄纬是从黄道向北、南两个黄极量度0～±90向北黄极为正，向南黄极为负，用β表示黄道与赤道的夹角叫黄赤交角，目前黄赤交角约23由图2.4可知北黄极的赤道坐标：赤经α为270＝18h，赤纬δ为90－23.5＝66.55.银道坐标系研究银河系用银道坐标系是最方便的银河系是一个扁的旋转椭球体，群星定性分析在银盘这个椭球的对称平面叫银道面，它与天球相交的大圆叫银道垂直银道面过天球中心与天球交两点，分别叫做北银极和南银极接近北天极的北银极，接近南天极的叫南银极在银道坐标系中，天体的位置用银经L，银纬b表示银纬b计量是沿着银经圈，由银道向北银极或南银极两个方向计算0～±90从银道向北银极方向量度为正，向南银极方向量度为负。

银道和赤道的交，用i符号，银道由赤道之南进入赤道以北的交点叫升点，银经L是从升交点起算，沿着银道逆时针方向计算，从0h～24h。