天文坐標(biāo)概述
概念：它是通過天文觀測求得的，而天文觀測的基準(zhǔn)是測者的鉛垂線，即通過測者并與測者地平平面相垂直的線。因此，天文經(jīng)度是通過測者鉛垂線，且與地軸平行的平面，即測者天文子午面與格林子午面之間小于180度的兩面角，而天文緯度則是測者鉛垂線與赤道面的夾角。天文緯度與地理緯度之差稱為鉛垂線偏差，它是與該點橢圓子午線法線與該點的鉛垂線之間的夾角。它主要是由地表上層120千米之內(nèi)地質(zhì)不均勻而引起的，其最大值可達20度。
1、表示地面點位置的坐標(biāo)系。有兩個坐標(biāo)值，即天文經(jīng)度，常以λ表示；天文緯度，常以φ表示。2、確定天體在天球上的位置的坐標(biāo)系。包括地平坐標(biāo)系、赤道坐標(biāo)系、黃道坐標(biāo)系和銀道坐標(biāo)系四種。
天文坐標(biāo)
一、關(guān)于坐標(biāo)中心
我們一致認為在太陽系中八大行星圍繞太陽系運動。因此我們常以太陽為中心來考慮問題，并建立以太陽或太陽系質(zhì)心為中心的坐標(biāo)系。這樣，行星的運動顯得非常有規(guī)律，行星(包括地球)運動的相關(guān)計算就比較容易一些。如果不以太陽為中心，而以地球為中心，我們會發(fā)現(xiàn)水星、金星的運動毫無規(guī)律，不可能是圍繞地球做圓周運動，而是在太陽附近“擺動”。然而，我們不可能站在太陽上面進行天文觀測，通常是站在地球上進行天文觀測的，所以我們還需要一套以地球為中心的坐標(biāo)系。因此，根據(jù)實際需要，有時我們使用“地心”坐標(biāo)，有時候使用“日心”坐標(biāo)，有時候使用以觀測站為中心的坐標(biāo)。
茫茫宇宙，無邊無際——宇宙大得讓我們難以想象。宇宙是球形的嗎？我們很難說清楚這個問題，但是，進入我們視野的天空，就象一個“球”，我們稱它為天球，我們位于天球的中心。這個球的半徑有多大？半徑很大很大，看成無窮大也無妨。太陽系內(nèi)星體之間的距離根本不能與天球半徑相比，如果把天球半徑看為1，那么太陽系內(nèi)星體間的距離可以看做0。
赤道的概念已被大家熟知?，F(xiàn)在，我們擴展一下赤道的概念。赤道平面擴展到天球，與天球相交為一個大圓，這個圓稱為天赤道。
不管以太陽為中心，還是以地球為中心，我們看到的天赤道是相同的，而恒星與天赤道的相對視位置關(guān)系也是一樣的。為什么呢？因為，從幾何學(xué)看來，太陽系的尺度太小，不能與天球半徑相比，在太陽系中的任何一個地方，都可以看做天球的中心，所以，恒星之間的視位置關(guān)系以及它們與天赤道之間的視覺位置關(guān)系不會因為中心的改變而發(fā)生改變。
當(dāng)然，恒星并不是真的在天球的表面上，個別恒星與我們之間的距離不是很遠，所以，當(dāng)觀測點(即“中心”)改變時，它們的視位置也會有點變化，這就是我們常說的恒星周年視差。
地月質(zhì)心公轉(zhuǎn)的軌道面，同樣可以擴展到天球，得到的交線也是個大圓，稱為黃道。
雖然赤道與天赤道是不同的兩個概念，但具體問題所涉及的是“天赤道”還是“赤道”往往是非常明確的(明顯的)，一般不會產(chǎn)生二意，所以通?！疤斐嗟馈币埠喎Q為“赤道”。
天赤道與黃道必然在天球上產(chǎn)生兩個交點。一個稱為“春分點”(太陽經(jīng)過升交點)，一個是“秋分點”(太陽經(jīng)過降交點)?！按悍贮c”是天球上重要的參考點。我們描述天體位置，通常是相對于這個參考點而言的。
在天球上，并沒有一個恒星可以直接用來標(biāo)定春分點的位置，它是看不見也摸不著的，我們?nèi)绾未_定它的位置？有一種方法是：通過數(shù)以千計的恒星位置，反推出春風(fēng)點在天球上的位置，我們常說的FK5天球坐標(biāo)系統(tǒng)就與它有關(guān)。還有其它方法可以確定春分點，比如動力學(xué)方法。由于所用的方法不同，得到的春風(fēng)點也會有一些微小的差別。在高精度計算中這些微小的差別是必需考慮的。
地平線——天地的交線，它又是一個圓。圓中心位于觀測點?？紤]到天球很大，我們可以把圓(以及圓中心)平移到地心或日心，這樣，黃道、赤道、地平線的中心就相同了。也許你會問，平移后，會不會影響日月或恒星在地平坐標(biāo)中的位置？當(dāng)然會有一點影響，對恒星的影響可以忽略，對太陽的影響的比較大，對月亮的影響則很大，不過我們可以通過視差修正的方法來解決問題。
二、黃道坐標(biāo)與赤道坐標(biāo)
當(dāng)我們在天球上標(biāo)定了赤道、黃道、分點之后，就可得到了兩種基本坐標(biāo)，即赤道坐標(biāo)和黃道坐標(biāo)。
不管是赤道坐標(biāo)還是黃道坐標(biāo)，都有兩種基本的坐標(biāo)形式，即直角坐標(biāo)和球面坐標(biāo)，二者可以通過幾何方法轉(zhuǎn)換。這里重點講述球面坐標(biāo)。經(jīng)過坐標(biāo)中心，作直線垂直于黃道面，交于天球上兩點稱為黃級(一點在北，一點在南)，這條直線稱為黃軸，經(jīng)過黃軸并與天球相交的大圓稱為黃經(jīng)圈，其中經(jīng)過春風(fēng)點的黃經(jīng)圈的度數(shù)是0或360、720度等，黃經(jīng)圈的度數(shù)稱為黃經(jīng)，自西向東測量。天體中心與坐標(biāo)中心的連線與黃道面之間的夾角叫做黃緯(在-90度到+90度之間，黃道以北為正)。同樣方法還可以定義赤經(jīng)、赤緯、自轉(zhuǎn)軸、天北極、天南極。赤經(jīng)的起算點也是春風(fēng)點，自西向東測量。
我們接著來看日、地在黃道坐標(biāo)中的運動。以太陽系中的任意一點為天球的中心都不影響分點及黃道位置，當(dāng)天球中心為太陽時，太陽本身的直角坐標(biāo)變?yōu)榱?，沒有經(jīng)緯度，但可以得到地球的經(jīng)緯度，此時，如果跑到地心看太陽，可以得到太陽的經(jīng)緯度，這兩個經(jīng)緯度正好相反(日地連成的直線與天球相交的兩點正好完全相反)：太陽經(jīng)度=地球經(jīng)度+180度，太陽緯度=-地球緯度。
三、子午圈與時角坐標(biāo)
經(jīng)過本地天頂?shù)某嘟?jīng)圈稱為本地子午圈。其中經(jīng)過天頂?shù)教毂睒O和天南極的半圈為午圈，另半圈為子圈。
時角坐標(biāo)系與赤道坐標(biāo)的差別在于經(jīng)度的起算點不同，它的起算經(jīng)度從午圈開始，向西為正。時角坐標(biāo)系的經(jīng)度稱為時角。緯度的含義與赤緯相同。
四、恒星時
地球不斷的自轉(zhuǎn)著，天球子午圈時刻不斷的變化著，我們必須找到適當(dāng)?shù)姆椒▉順?biāo)定子午圈在各時刻的位置。本地恒星時的定義是一個地方的子午圈與天球的春分點之間的時角，各地方的經(jīng)度不同，所以子午圈不同，因此地球上每個地方的恒星時都與它的經(jīng)度有關(guān)。恒星時的參考點是春分點，所以春分點的變化也將對恒星時產(chǎn)生影響。由于地球的章動春分點在天球上并不固定，而是以18.6年的周期圍繞著平均春分點擺動(赤經(jīng)章動)。因此恒星時又分真恒星時和平恒星時。真恒星時是通過直接測量子午線與實際的春分點之間的時角獲得的，平恒星時則忽略了地球的章動。真恒星時與平恒星時之間的差異最大可達約0.4秒。
