第二节 天球坐标

1.天球和天穹

天穹：人们所能直接观测到的地平之上的半个球形天空。

天球：以地心为球心、半径为任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具。分地心天球（用以表示太阳系以外的天体）和日心天球（用以表示太阳系以内的天体）。天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天球上有它们的投影。

2.天球的视运动

天体的视位置：天球球心和天体的连线并无限延长与天球表面的交点。

天球的视运动：

（1）天球（体）的周日运动：（地球自转反映）。对于地球观测者：天球以与地球自转相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋转；

周日圈：天体周日运动行经的路线。又叫星轨。天体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。

（2）太阳周年运动：（地球公转反映）

黄道：太阳周年运动视行路线被称为黄道。

太阳同时参与两种相反的运动：由于地球自转而随同整个天球的运动，方向向西，日转一周；由于地球公转而相对于恒星的运动，方向向东，年巡天一周。

3.天球上的圆和点

三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道。大圆的极点、交点、远距点。

天轴、天北极、天南极、天赤道：

本地铅垂线、天顶、天底、地平圈：

黄轴、黄北极、黄南极、黄道：

天赤道与地平圈上的点：

黄道与天赤道上的点：

4.天球上的方向和距离

天球上的方向以地球自转方向为基础。

天球上的距离是角距离。

5.球面坐标系概说

球面坐标的一般模式：由基圈、始圈和终圈构成球面三角形。

球面坐标系的共同特点：都有基圈、始圈和原点；纵坐标即纬度；横坐标即经度。

两大类天球坐标系：右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）联系，向西；左旋坐标系，与太阳周年运动（地球公转）联系，向东。

6.地平坐标系：高度和方位

用途：表示天体在天空中的位置。

圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈。

基本要点：基圈：地平圈；始圈：午圈；原点：南点；纬度（高度）：天体相对于地平圈的方向和角距离。经度（方位）：天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离。

7.第一赤道坐标系：赤纬和时角

用途：用于时间度量。

圆圈系统：天赤道，子午圈、时圈（赤经圈）和六时圈。

基本要点：基圈：天赤道；始圈：午圈；原点：上点；纬度（赤纬）：天体相对于天赤道的方向和角距离。经度（时角）：天体所在的时圈相对于午圈的方向和角距离，自上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角“与时俱增”），单位是时。

8.第二赤道坐标系：赤纬和赤经

用途：表示天体在天球上的位置。

圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈。

基本要点：基圈：天赤道；始圈：春分圈；原点：春分点；纬度（赤纬）：与第一赤道坐标相同；经度（赤经）：天体所在的赤经圈相对于春分圈的方向和角距离，自春分点沿天赤道向东度量，单位是时。

9.黄道坐标系：黄纬和黄经

用途：表示日月行星的位置及其运动。

圆圈系统：黄道，二至圈和无名圈。

基本要点：基圈：黄道；始圈：无名圈；原点：春分点；纬度（黄纬）：天体相对于黄道的方向和角距离。经度（黄经）：天体所在的黄经圈相对于无名圈的方向和角距离，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与日俱增”）。

10.各种天球坐标的区别

（1）所有坐标的共同点：

都有经圈和纬圈；都有经度和纬度；都有球面坐标三要素。（但各自名称各不相同）

（2）区别和联系：

① 地平坐标系与第一赤道坐标系

都是右旋坐标系，它们的经度（方位、时角）都向西度量，且都以午圈为始圈，但基圈和原点不同。见19页左图和21页表。它们之间的联系为：仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度。

② 第二赤道坐标系与黄道坐标系

都是左旋坐标系，它们的经度（赤经、黄经）都向东度量，且都以春分点为原点。但基圈和始圈不同。见20页上图。

③ 第一赤道坐标系与第二赤道坐标系

有共同的基圈（天赤道）和纬度（赤纬）。但始圈和原点不同且度量方向不同，因此它们的经度（时角、赤经）不同。虽然不同但都在天赤道上度量，因此可找出它们之间的联系（见20页下图）：天体赤经＋天体当时时角＝当时恒星时。恒星时即春分点的时角，或上点的赤经。

（3）各天球坐标系比较：

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