【汉语拼音】tianqiu zuobiaoxi 　　【中文词条】天球坐标系 　　【外文词条】celestial coordinate system 　　【作者】赵君亮 　　为了确定天球上某一点的位置﹐必须引入天球坐标系﹐以天球上任何一个大圆BCDE 　　地平坐标系 过观测者O (天球中心)的铅垂线﹐延伸后与天球交于两点﹐朝上的一点Z 称为天顶﹐朝下的一点Z 称为天底(图2 　　过天顶Z 和天体作一垂直圈﹐它与地平圈交于垂足D 点﹐则天体 在地平坐标系中的第一坐标就是大圆弧D 或极距 Z 。D =h 称为地平纬度﹐又称地平高度﹐简称高度﹔而Z= 称为天顶距。地平高度也可以用平面角OD 来量度﹐而天顶距也可以用平面角OZ 来量度。天球上与地平圈相平行的小圆称为地平纬圈﹐也称平行圈。同一地平纬圈上任意点的地平高度都是相同的﹐因此可以称为等高圈。南点S 与垂足D 之间的大圆弧SD =a ﹐是地平坐标系中的第二坐标﹐称为地平经度或天文方位角﹐简称方位角。方位角也可以用平面角SOD 来量度﹐天文学中习惯从南点起按顺时针方向量度。以地平圈为基圈﹑子午圈为主圈﹑南点为主点的坐标系称为地平坐标系。由于周日视运动﹐天体的地平坐标不断发生变化。另一方面﹐对不同的观测者﹐由于铅垂线方向的不同﹐就有不同的地平坐标系﹐同一天体也就有不同的地平坐标。这种随测站而异的性质使记录天体位置的各种星 1表不能采用地平坐标系统。 　　赤道坐标系 地球赤道平面延伸后与天球相交的大圆﹐称为天赤道。天赤道的几何极称为天极。天赤道是赤道坐标系中的基圈﹐北天极P 是赤道坐标系的极 　　由于所取的主圈﹑主点以及随之而来的第二坐标的不同﹐赤道坐标系又有第一赤道坐标系和第二赤道坐标系之分。第一赤道坐标系的主圈是子午圈﹐主点是天赤道与子午圈在地平圈之上的交点F ﹐天体的第二坐标是大圆弧FB =t 或球面角FP ﹐t 称为天体的时角。由主点F 开始按顺时针方向量度时角t ﹐从0°～360°﹐或从0～24。周日运动不会改变天体的赤纬﹐而仅仅使时角发生变化。第二赤道坐标系的主点是春分点﹐它是黄道对赤道的升交点﹐过春分点的赤经圈就是该坐标系的主圈﹐春分点的时圈与天体时圈之间的球面角 P 或大圆弧B =α﹐是天体在第二赤道坐标系中的第二坐标﹐称为天体的赤经﹐赤经α是由春分点开始按逆时针方向量度的﹐从0°～360°﹐或从0～24。第一赤道坐标系是右旋坐标系﹐第二赤道坐标系为左旋坐标系。 　　天体的周日运动不影响春分点与天体之间的相对位置﹐因此也就不会改变天体的赤经和赤纬﹐而在不同的测站﹑不同的观测时间﹐天体的时角却是变化的。所以﹐在各种星表中通常列出的都是天体在第二赤道坐标系中的坐标──赤经和赤纬﹐供全球各地的观测者使用。 　　黄道坐标系 在研究太阳系内各种天体的运动情况时﹐要用另一种天球坐标系﹐即黄道坐标系 　　地球绕太阳公转的轨道平面是黄道坐标系中的基本平面﹐称为黄道面。黄道面与天球相交的大圆称为黄道﹐它是太阳周年视运动轨迹在天球上的投影。黄道与天赤道在天球上相交于两点﹐这两点称为二分点。其中﹐太阳沿黄道从赤道以南向北通过赤道的那一个交点称为春分点﹐另一个交点称为秋分点。黄道上与二分点相距90愕牧降愠莆恋恪Ｆ渲些o在赤道以北的为夏至点﹐在赤道以南的为冬至点。黄道的两个几何极称为黄极﹐按其所处的天区位置不同﹐又有北黄极﹑南黄极之分。黄道是黄道坐标系中的基圈﹐北黄极为黄道坐标系的极。黄道与赤道的交角ε 称为黄赤交角﹐它是黄极与天极之间的角距离﹐ε =23°27。 　　天球上与黄道平行的小圆称为黄纬圈。过黄极的大圆称为黄经圈﹐它是黄道坐标系的副圈﹐所有的黄经圈都与黄道垂直。在黄道坐标系中﹐以过春分点的黄经圈为主圈﹐春分点便是主点。以黄道为基圈﹑春分点为主点以及过春分点的黄经圈为主圈的坐标系﹐称为黄道坐标系。 　　天体的黄经圈与黄道交于D 点﹐大圆弧D =β或平面角OD 就是天体在黄道坐标系中的第一坐标﹐称为黄纬。由黄道向南北黄极分别计算黄纬﹐从 0°～±90°﹐在黄道以南的黄纬取为负值。过春分点的黄经圈和天体黄经圈之间的球面角E 或黄道上的大圆弧D =λ﹐是天体黄道坐标系中的第二坐标﹐称为黄经。从春分点起沿黄道量度黄经﹐从0°～360°﹐黄经的量度方向是逆时针的﹐也就是从春分点向夏至点方向量度。黄道坐标系属于左旋坐标系。黄道坐标系的基圈和主圈随著旋转天球一起作周日运动﹐同第二赤道坐标系相似﹐天体的黄道坐标不会因观测时间和观测地点的不同发生变化。 　　银道坐标系 在有关恒星动力学和星系结构的某些理论工作中﹐常常采用一种球面坐标系──银道坐标系 　　银河系的主要部分是一个扁平的圆盘状结构﹐它的平均平面称为银道面。银道面是银道坐标系的基本平面﹐它与天球相交的大圆称为银道﹐也就是银道坐标系中的基圈。天球上与银道相平行的小圆称为银纬圈。银道的几何极称为银极﹐又有南﹑北银极之分。作为银道坐标系的极是北银极L ﹐过两个银极所作的半个大圆称为银经圈﹐也就是银道坐标系中的副圈。所有的银经圈都与银道相垂直。银道与天赤道在天球上相交于两点。由北银极向银道面看去﹐按逆时针方向从赤道以南向北通过赤道的那一个点﹐称为银道对天赤道的升交点﹔另一点就是降交点。1958年以前﹐采用银道升交点作为银道坐标系的主点﹐过该点的银经圈就是这一坐标系的主圈。 　　天体的银经圈与银道交于B 点﹐大圆弧B =b 就是天体在银道坐标系中的第一坐标﹐称为银纬。由银道起沿银经圈向南北银极分别量度银纬b ﹐从0°～±90°﹐南银纬取为负值。过升交点的银经圈与天体的银经圈所交的球面角L 或银道上的大圆弧B = ﹐是天体在银道坐标系中的第二坐标﹐称为银经。1958年以前﹐银经由升交点起算﹐从0°～360°。量度方向是逆时针的﹐银道坐标系也是一种左旋坐标系。 　　由于银道面是银河系的平均平面﹐需要对银道的位置作出比较准确的测定。银道坐标系的空间定向用银极的赤道坐标来确定。1958年以前﹐北银极在赤道坐标系中的坐标取为﹕ 　　赤经 A =1240=190° 　　(1900.0历元)。 　　赤纬 D =+28° 　　这样规定的坐标系称为旧银道坐标系﹐系统内的银道坐标用﹑b 表示。银道与赤道的交角i =62°﹐称为银赤交角﹐升交点的赤经为1840。在1958年国际天文学联合会第十届大会上﹐根据新的观测资料﹐规定北银极赤道坐标的新值为﹕ 　　赤经 A =1249=192°15 　　(1950.0历元)。 　　赤纬 D =+27°24 　　同时规定﹐银经不从升交点量起﹐而取银河中心方向(人马座)为银经的起算点﹐该方向在旧系统内的坐标为﹕ 　　=32769﹐ b =-140 。 　　量度方式仍按左旋坐标系的规定。这样规定的坐标系称为国际天文学联合会银道坐标系﹐该坐标系内的银经﹑银纬用﹑b 表示﹐以别于旧系统内的﹑b 。 　　各种天球坐标系之间的关系 第一赤道坐标系和第二赤道坐标系的关系 这两种系统的第一坐标都是赤纬﹐它们的第二坐标﹐即时角t 和赤经α之间的关系为﹕ 　　s =t +α﹐ 　　式中s =F 为春分点Υ 的时角﹐即测站的地方恒星时。 　　地平坐标系和赤道坐标系之间的关系 可根据图 2的球面三角P Z 用球面三角的公式来表示﹕ 　　cosz =sin sin +cos cos cost ﹐ 　　sinα sinz =cos sint ﹐ 　　cosα sin =-cos sin +sin cos cost ﹐ 　　式中 =Z 为天体的天顶距﹔ =90°－PZ 为测站的地理纬度。 　　赤道坐标系和黄道坐标系之间的关系 黄道坐标系在天体力学中有广泛的用途﹐但天体的黄道坐标通常不是直接观测量。另一方面﹐用黄道坐标表示的某些理论结果﹐也往往要先化为赤道坐标﹐然后才能实际应用。因此﹐必须建立这两种坐标系之间的转换关系。黄道坐标系和赤道坐标系之间的转换﹐可根据图3按球面三角的有关公式来完成。 　　赤道坐标系和银道坐标系之间的关系 天体的银道坐标也不是直接观