天文学基础知识——天球与天球坐标系

由真地平沿过天体的地平 经圈向天顶、天底量度 （00 — ±900） （天顶距 Z): Z＝900－h
方位角 A:
由南点或北点沿真地平顺 时针度量到过天体的地平 经圈 （00 –3600）
二、时角坐标系
赤道坐标系的一种 基本点：天极 基本圈：天赤道 原点：子午圈与天赤道 南边的交点。 赤纬 δ：由天赤道沿过 天体的赤经圈向两极方 向度量 （00 -±900） 时角 t：由原点沿天赤道 顺时针量至天体所在赤 经圈 （0h – 24h）
地理坐标

经度 纬度
赤道圈 本初子午圈

§1、2 天球上的基本点圈
1、天极(p、p )和天赤道(Q、Q ) , 2、天顶(Z)天底(Z )和真地平 3、天子午圈、四方点、和卯酉圈 4、黄道和黄极 5、二分点和二至点 6、天极在天球上的位置 h北＝φ
, ,
1、天极和天赤道：
天极：P 过天球中心做 一与地球自转轴平行 的直线（天轴），它 与天球相交的两点为 天极。
天文学基础
天球与天球坐标系
天文协会学术部 沙永强

天体由于引力和运动使它们保持相对的平衡。当我们抬头 仰望星空时，从视觉上很难分辨出天体距离的远近，视乎是等 距的，它们同观测者的关系，犹如地球面上的点同球心的关系， 这样太阳，月亮和恒星看起来似乎都分布在一个很大的球面上， 无论我们走在什么地方，都有这种感觉。这个以观测者为中心， 以任意长为半径的假想的球，称为天球。
时角坐标系
天极 天赤道
赤道坐标系
天极 天赤道
黄道坐标系
黄极 黄道 春分点
银道坐标系
银极 银道面 银河系中心方 向 银纬l：由银 道向北（南） 度量（0° ±90°）
天顶、天底 真地平 北点 地平高度h， 自真地平向天 顶度量为正 （0° — ±90°）
子百度文库圈与天赤道 春分点 南边的交点
赤纬 δ：由天赤 同“时角坐标系” 黄纬β：由黄 道沿过天体的赤 道沿过天体的 经圈向两极方向 黄经圈向两边 度量 （0° 度量 （0° — ±90°） ±90°） 赤经 α：由春分 点沿天赤道逆时 针方向量至天体 所在赤经圈（0h –24h) 黄经λ：由春 分点沿黄道逆 时针度量 （0° – 360°)
赤 道 坐 标 与 黄 道 坐 标
五、银道坐标
基本点：l 银极 基本圈：b 银道面 原点：银道与赤道的北交点（1958年前） 银河系中心方向（现在） 银纬 ：由银道向北（南）度量（00 - ±900） 银经 ：由银河系中心逆时针量至天体所在银经圈 与银道的交点 00 – 3600)
地平坐标系
基本点 基本圈 原点 纬圈
黄赤交角：黄道与赤道 的交角。ε＝230.5
5、二分点、二至点
二分点： 黄道与天赤道的两 个交点。 春分点；秋分点 二至点： 黄道上与二分点相 距900的另两个点。 夏至点；冬至点
当地的地理纬度 等于北极星的高度
天球坐标
一、地平坐标系
基本点：天顶 天底 基本圈：真地平 原点：南点 北点
地平高度 h:
球面三角基础知识
一、球面上的圆 （大圆、小圆）
定理： 任何平面和球面的交线都是正圆。 定义： 通过球心的平面与球面的交线，是直径最大 的圆，叫做大圆。 不通过球心的平面与球面的交线，叫小圆。
小圆
大圆
球面上两点的距离 圆的极

大圆的极点： 通过球心与大圆所在平面相 垂的直线与球面的两个交点。
天
球
以任意点为球心，任意长为半径，为 研究天体的位置和运动而引进的一个 与人们直观感觉相符的假想圆球。
特点： 1、与直观感觉相符的科学抽象 2、天体在天球上的位置只反映天体视方向的投影 3、天球上任意两天体的距离用其角距表示 4、地面上两平行方向指向天球同一点 5、任意点为球心 6、观测者“由内向外”看
天赤道：过天球中心做 一与天轴垂直的平面， 它与天球相交的大圆 为天赤道。
2、天顶、天底和真地平：
天顶：Z 过天球中心做一 直线与观测点的铅垂线 平行，交天球于两点， 位于观测者头顶的一点 称天顶。 天底：Z’ 与天顶相对的另 一交点为天底。
真地平：过天球中心做一 与铅垂线垂直的平面， 与天球相交的大圆为真 地平。
实际上，我们知道并不存在这样的球。但天文学中 仍保留了天球的概念，用来表示天体目视运动的辅助工 具。在天球上作一些假想的点和线，利用它们来确定星 球的视位置。视位置定义为：把不同远近的星星与观测 者的眼睛连成的直线延长，它们和天球相交的点，即星 星在天球上的投影。
几个天球相关的性质
1. 天球是存在中心的 选择不同的天球中心： 观测者 → 观测者天球 地 心 → 地心天球（主要用于表示太阳系外天体的是 运动和视位置） 日 心 → 日心天球 （主要用于表示太阳系内天体的是 运动和视位置） 2. 天球的半径是任意的 它包容一切，不论天体如何遥远，天球上总有它的位置 3. 在同一视线上的不同远近的星球，在天球上的视位置是重 合的 4. 所有互相平行的直线向同一方向延长，和天球交于一点 这是因为天球半径无限大，所以观测者的任何位移都比圆 球半径小得多。
3、天子午圈、四方点、卯酉圈
天子午圈：过天极和天 顶的大圆。 四方点：天子午圈与真 地平相交的两点为南 北点，（靠近北天极 的为北点）天赤道与 真地平相交的两点为 东西点。 卯酉圈：过天顶和东西 点所做的大圆。
4、黄道与黄极
黄道：过天球中心做一 与地球公转轨道平面 平行的平面为黄道面， 与天球相交的大圆为 黄道。 黄极：黄道所对应的两 个极点。
三、赤道坐标系
原点：春分点 赤纬 δ：同上 赤经 α：由春分点 沿天赤道逆时针方向 量至天体所在赤经圈 （0h –24h)
四、黄道坐标
基本点：黄极 基本圈：黄道 原点：春分点 黄纬β：由黄道沿过天 体的黄经圈向两边度 量 （00 — ±900） 黄经λ：由春分点沿黄 道逆时针量至天体所 在黄经圈与黄道的交 点（00 – 3600)
经圈
方位角A，自 时角 t：由原点 北向东度量 沿天赤道顺时针 （0° – 360°) 量至天体所在赤 经圈 （0h – 24h） 天文航海、天 文航空、人造 地球卫星观测 及大地测量等
银经b：由银 河系中心逆时 针度量（0° – 360°)