几何/坐标系

假设您是一位在美国的宇航员。您观察到天空中发生了一件令人兴奋的事件（比如超新星），并且希望告诉您在欧洲的同事。假设超新星出现在您的天顶。您无法告诉欧洲的宇航员去看他们的天顶，因为他们的天顶指向不同的方向。您可能会告诉他们看哪个星座。但是，这可能行不通，因为通过搜索整个星座来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确切的位置。

在地球上，您可以使用经度和纬度来指定位置。该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）之间的角度来工作。天空中的坐标系以相同的方式工作。

赤道坐标系是最常用的坐标系。赤道系统根据地球自转轴定义了两个坐标：**赤经**和**赤纬**。赤纬是天体在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位置定义。天体距离春分点越远，它的赤经就越大。

坐标系是为了相对于给定参考点建立位置而设计的系统。坐标系由一个或多个参考点、从这些参考点的测量方式（线性测量或角度测量）以及进行这些测量的方向（或轴）组成。在天文领域，各种坐标系被用来精确地定义天体的位置。

经度和纬度用于定位地球表面的特定位置。纬线（水平线）和经线（垂直线）构成覆盖地球的无形网格。纬线被称为平行线。经线不是完全直的（它们从北极的精确点跑到南极的精确点），所以它们被称为子午线。0 度纬线是地球的中间，被称为赤道。0 度经度很棘手，因为地球实际上没有垂直的中间。最终，人们同意将英国格林威治天文台定为 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。

经度和纬度以度为单位测量。一度大约为 69 英里。一度有 60 分（'）和 1 分有 60 秒（"）。这些微小的单位使得全球定位系统（GPS）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，它标志着温带地区与南极地区的界限。北极圈在北方是完全镜像的。北回归线将热带地区与温带地区隔开。它位于赤道以北 23.5 度。它在南方的镜像是南回归线。

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。该系统的参考圆是地平线和天球子午线，这两个圆可以用天球图最容易地绘制出来。

简单来说，高度是从天体（例如恒星）的位置到地平线上最靠近它的点的角度。方位角是从地平线的最北端（也是它与天球子午线的交点）到地平线上最靠近天体点的角度。通常方位角从正北向东测量。因此，东方的方位角为 90°，南方的方位角为 180°，西方的方位角为 270°，北方的方位角为 360°（或 0°）。天体的方位角和高度会随着地球自转而变化。

赤道坐标系

赤道坐标系是另一个使用两个角度在天空中定位天体的系统：赤经和赤纬。

黄道坐标系

黄道坐标系基于黄道面，即包含我们的太阳和地球绕太阳平均轨道运行的平面，它与地球赤道平面成 23°26' 的倾角。该平面与天球相交的大圆是黄道，黄道坐标系中使用的坐标之一，即黄纬，描述了天体距离该圆以北或以南的角度。在这个圆上，是春分点（也称为白羊座第一点）；黄经被测量为天体相对于该点到黄道东方的角度。黄纬通常用 $\phi$ 表示，而黄经通常用 $\lambda$ 表示。

银河坐标系

作为银河系的成员，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部，因此我们不像观察其他星系那样，无法直接看到银河系的旋臂、中心隆起等。相反，银河系完全环绕着我们。我们看到银河系是一条环绕着我们的天球的微弱星光的带状区域。银河系的盘面形成了这条带状区域，隆起部分在带状区域内形成了一块明亮的区域。从黑暗的乡村地区，您可以很容易地看到银河系的这条微弱的带状区域。

我们的星系定义了另一个有用的坐标系——**银河坐标系**。该系统的工作原理与我们之前讨论过的其他系统相同。它还使用两个坐标来指定天球上物体的位置。银河坐标系首先定义了银纬，即物体与银河赤道形成的角度。银河赤道被选定穿过银河系带的中心。第二个坐标是银经，它是物体与银河系“本初子午线”之间的角距离，该子午线穿过银河系中心和银河极点。银河坐标系对于描述物体相对于银河系中心的位置非常有用。例如，如果一个物体具有较高的银纬，您可能会预期它受到星际尘埃的遮挡较少。