普通天文学/坐标系

普通天文学
天球	坐标系	天文学的早期起源

假设你是一位在美国的天文学家。你观察到一个激动人心的事件（比如，超新星）出现在天空中，并且想告诉你在欧洲的同事。假设超新星出现在你的天顶。你不能告诉欧洲的天文学家去看他们的天顶，因为他们的天顶指向不同的方向。你可能会告诉他们在哪个星座里寻找。然而，这可能行不通，因为在整个星座中寻找超新星可能太难了。最好的解决方案是使用坐标系给他们一个精确的位置。

在地球上，你可以使用经度和纬度来指定一个位置。这个系统通过测量位置与地球上两个大圆（即赤道和本初子午线）之间的夹角来工作。天球上的坐标系以同样的方式工作。

赤道坐标系是最常用的。赤道系统定义了两个坐标：赤经和赤纬，它们基于地球自转轴。赤纬是天体位于天球赤道以北或以南的角度。天球上的赤纬对应于地球上的纬度。天体的赤经由天球上一个称为春分点的点的方位来定义。天体越远于春分点以东，它的赤经就越大。

坐标系是一个用于建立相对于给定参考点的点的系统的系统。坐标系由一个或多个参考点、从这些参考点的测量方式（线性测量或角测量）以及进行这些测量的方向（或轴）组成。在天文学中，不同的坐标系用于精确地定义天体的空间位置。

经度和纬度用于在地球表面定位一个特定的位置。纬线（水平）和经线（垂直）构成了地球上一个无形的网格。纬线被称为平行线。经线并不完全直（它们从北极的精确点跑到南极的精确点），所以被称为子午线。0 度纬度是地球的中心，被称为赤道。0 度经度比较棘手，因为地球上垂直方向上并没有真正的中心。最终人们达成一致，将英国格林威治天文台作为 0 度经度，因为它在科学发现和创建经纬度方面发挥了重要作用。0 度经度被称为本初子午线。

经度和纬度以度数为单位测量。一度大约是 69 英里。一度有 60 分（'），一分有 60 秒（"）。这些微小的单位使得 GPS（全球定位系统）更加精确。

有几条主要的纬线：北极圈、南极圈、北回归线和南回归线。南极圈位于赤道以南 66.5 度，它标志着南极区与温带之间的界限。北极圈是北半球的精确镜像。北回归线将热带地区与温带地区分开。它位于赤道以北 23.5 度。它在南半球与南回归线相互镜像。

水平坐标系

将一颗恒星放置在夜空中最简单的方法之一是基于高度和方位角的坐标系，因此被称为 Alt-Az 或水平坐标系。这个系统的参考圆是地平线和天球子午线，这两个圆都可以使用天球最容易地绘制在一个给定的位置。

简单来说，高度是从天体（如恒星）的位置到它在地平线上最近点的角度。方位角是从地平线的最北端（这也是它与天球子午线的交点）到天体在地平线上最近点的角度。方位角通常从正北向东测量。因此，东方 az=90°，南方 az=180°，西方 az=270°，北方 az=360°（或 0°）。随着地球自转，天体的高度和方位角会发生变化。

赤道坐标系

赤道坐标系是另一个使用两个角度将天体放置在天空上的系统：赤经和赤纬。

黄道坐标系

黄道坐标系基于黄道平面，即包含我们的太阳和地球围绕太阳的平均轨道平面的平面，它与地球赤道平面倾斜 23°26'。这个平面与天球的交点形成黄道，黄道坐标系中使用的坐标之一，黄道纬度，描述了天体距离黄道以北或以南多远。在这个圆圈上是春分点（也称为白羊座第一点）；黄道经度被测量为天体相对于此点到黄道东部的角度。黄道纬度通常用 $\phi$ 表示，而黄道经度通常用 $\lambda$ 表示。

银河坐标系

作为银河系的一员，我们从地球上可以清楚地看到银河系。由于我们身处银河系内，我们不像看到其他星系那样直接看到银河系的旋臂、中心隆起等等。相反，银河系完全环绕着我们。我们看到银河系是一个微弱星光的带，在天球上形成一个环绕着我们的环。星系的盘面形成了这个环，隆起形成了环中的一个明亮斑点。你可以在黑暗的农村地区很容易地看到银河系微弱的光带。

我们的星系定义了另一个有用的坐标系——银河坐标系。这个系统的工作方式与我们讨论过的其他系统相同。它也使用两个坐标来指定天体在天球上的位置。银河坐标系首先定义了银河纬度，即天体与银河赤道之间的角度。银河赤道被选定为穿过银河系光带的中心。第二个坐标是银河经度，它是天体与银河系的“本初子午线”之间的角距离，本初子午线是穿过银河系中心和银河极点的圆圈。银河坐标系对于描述天体相对于星系中心的方位非常有用。例如，如果一个天体具有较高的银河纬度，你可能预期它会受到星际尘埃的遮挡较少。