天球和天球坐标(0378)

天球和天球坐标系船舶在海上航行时，为了利用太阳、行星和恒星等天体测定船位，必须了解观测时刻的天体位置和观测所得到的天体与测者之间的相互位置关系问题。天球（CelestialSphere）人们通过一个假想的天球，把天球与地球、天体与测者通过球面几何关系联系起来。在实用天文学中，将测者为中心，任意长为半径的空心的假想球面定义为天球。根据研究不同对象的需要，可以将球心取在地球中心或太阳中心。在《航海学》中，天球的中心定义在地球中心，因此通常研究的是地心天球。天体在天球上的位置，可以用投影的方法将天体投射在天球面上。天球ZAPNB'bB在天文航海中，通常是将地球作为圆球体进行研究的。ob是天体B'在地球上的投影点，称为天体的地理位置。

(Geographicalposition)B是天体B'在天球上的位置。空中每一个天体都可以求得它在天球上的位置点，以及与其相对应的地球上的地理位置点。天球赤道坐标与地球上用纬度和经度来确定某点位置相类似，确定天体在天球上位置的球面坐标系称天球坐标系。由于天球上采用的原点和基准大圆不同，可采用多种不同的天球坐标系，在天文航海上常用的是赤道坐标系和地平坐标系。天球上的基本点、线、圈地球地轴北极南极赤道纬度圈经度圈格林经线测者经线天球天轴天北极天南极天赤道赤纬圈时圈格林午圈测者午圈天球与地球点、线、圈对应表PNPSPnPsoQQ'qq'1．天极（Celestialpole）天极是天球赤道坐标系的基本点，它是地轴PnPs延伸后与天球所得的交点。由地理北极Pn方向延长的交点PN称为北天极；由地理南极Ps方向延长的交点PS称为南天极；２．天轴（Celestialaxis）天轴是两天极的连线PNPS，它是天球赤道坐标系的基本线。３．天赤道（Celestialequator）

PNPSPnPsoQQ'qq'WE天赤道是天球赤道坐标系的基本圈，它是地球赤道面与天球相截而成的大圆QEQ’W，它是地球赤道在天球上的投影

。天轴垂直于天赤道面，天赤道上任意点至天极的球面距离都是90

。

天赤道面将天球分为南、北两个半球。北天半球南天半球包含北天极PN的半球称为北天半球；包含南天极PS的半球称为南天半球；4．测者天顶（Zenith）和天底（Nadir）

ZAo测者天顶是测者铅垂线AO向上延伸与天球的交点Ｚ。Z'测者天底是测者铅垂线向下延伸与天球的交点Ｚ′。5．天球子午圈（Celestialmeridian）

PNPS天球子午圈是通过天极PN、PS的大圆的统称，它是地球子午圈在天球上的投影。两天极之间包括测者天顶的半个大圆称为测者午圈；两天极之间包括测者天底的半个大圆称为测者子圈；Q'Q6．格林天顶、格林午圈、格林子圈ZZ'PNPSQ'QoZGg格林天顶是格林尼治天文台处测者铅垂线gO向上延伸与天球的交点ＺG。两天极之间包括格林天顶的半个大圆称为格林午圈，PNZGPS半个大圆。两天极之间包括格林天底的半个大圆称为格林子圈，PNZG'PS半个大圆。Z'G7．天体时圈（Hourcircle）ZZ'PNPSQ'Q天体时圈是天球赤道坐标系的辅助圈，它是包含天体的半个天球子午圈。B它是通过两天极和天体的半个大圆，是地球上天体地理位置经度线在天球上的投影。8．天体赤纬圈(Paralledofdiclination)

赤纬圈也是天球赤道坐标系的辅助圈，它是与天赤道平行的球面小圆的统称，它又称周日平行圈。天球子午圈和天体时圈都与天球赤纬圈相互垂直。第一赤道坐标系基本圈——相互垂直的天赤道和格林午圈或测者午圈（可根据不同情况来选择）辅助圈——相互垂直的天体时圈和赤纬圈位置坐标——赤纬和时角１．赤纬（Declination，Dec）

ZZ'PNPSQ'QB赤纬是第一赤道坐标系的纵坐标。天体赤纬是天赤道和天体中心在天体时圈上所夹的大圆弧距，自天赤道起，沿天体时圈向北（天极）或向南（天极）度量到天体中心，范围在0～90

之间，并用

（Dec）表示。天体在北天半球的，其赤纬命名为北（N）；天体在南天半球的，命名为南（S）。如：B天体赤纬=60

N2．格林时角和地方时角格林时角（Greenwichhourangle，GHA）是第一赤道坐标系的横坐标。ZZ'PNPSQ'QBZG格林时角是从格林午圈沿天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距，它用tG表示，或用GHA表示。格林时角也可定义为在天极处从格林午圈向西度量到天体时圈的球面角。格林时角的范围在0～360

之间。

ZZ'PNPSQ'QBZG地方时角（Localhourangle）是测者午圈与天体时圈在天赤道上夹的大圆弧距，并用t(LHA)表示。地方时角也可定义为测者午圈和天体时圈在天极处所形成的球面角。地方时角的度量方法有两种：（1）圆周法圆周地方时角是从测者午圈沿天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距，范围在0～360

之间。圆周时角又称为西向时角。由于度量方向是规定向西的，因此，它无需命名。如：B天体地方时角t=120WZZ'PNPSQ'QB（2）半圆法半圆地方时角是从测者午圈沿天赤道向东或向西度量到天体时圈的大圆弧距，范围在0～180

之间。

当半圆地方时角是向东度量时，必须在地方时角后面缀以“E”字母；当向西度量时，因与圆周地方时角是一致的，故也无需命名。因此，凡是未命名的地方时角都应视为西向时角。如：B天体地方时角t=60EZZ'PNPSQ'QBZG根据地方时角（t）和格林时角（tG）的定义和度量方法，不难看出它们之间存在着如下的关系：或其记忆法则可以简单地归纳为“东大西小”：即东经的地方时角t>格林时角tG西经的地方时角t<格林时角tG天体在天球上的位置除了用上述的球面坐标赤纬和时角表示外，还可用球面极坐标表示。３．极距（Polardistance)ZZ'PNPSQ'QB与测者纬度同名的天极称为仰极（Elevatedpole），异名的天极称为俯极（Depressedpole）。天球极坐标系的极是仰极，极轴为格林午圈或测者午圈。天体的坐标是天体的极距和格林时角或地方时角。极距是仰极到天体中心的天体时圈弧距,用p表示。它自仰极起，沿天体时圈度量到天体中心，范围在0～180

之间。

极距和赤纬间有关系式：

第二赤道坐标系基本圈——天赤道和春分点时圈辅助圈——天体时圈和赤纬圈位置坐标——赤纬和共轭赤经或赤经春分点和秋分点第二赤道坐标系与第一赤道坐标系是所取的纵坐标轴不同，因此第二赤道坐标系的纵坐标也是赤纬。它的横坐标是从春分点时圈起算的，称为共轭赤经和赤经。地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆称黄道。黄道和天赤道相交两点分别称春分点Υ(vernalequinox)和秋分点Ω(autumnal

equinox)。PNPSQ'QΥΩ春分点Υ是天球坐标系的一个原点，它位于天赤道上。春分点时圈(hourcircleofvernalequinox)过两天极和春分点Υ的半个大圆PNΥPS称春分点时圈。共轭赤经（Siderealhourangle，S.H.A.）是从春分点起，沿着天赤道向西度量到天体时圈的大圆弧距，范围在0～360

之间，并用

′表示。因为只向西度量，故不需命名。如图所示，天体B的共轭赤经′=ΥM。ZZ'PNPSQ'QBΥM赤经（Rightascension）是从春分点起，沿天赤道向东度量到天体时圈的大圆弧距，范围在0～360

之间，并用

表示。因为只向东度量，也无需命名。天体B的赤经=

ΥQ′QM。K同一天体的共轭赤经和赤经度量的起点和终点是相同的，只是度量方向相反，因此两者间的关系是共轭的。即

′＋

＝360

天体的格林时角和共轭赤经都是沿天赤道度量的横坐标，只是它们有各自的起算点。因此，两者间一定可以找出相互换算的关系。

式中弧距ΥM是从春分点起，沿天赤道向西度量到天体B的时圈