各种天球坐标的区别

天球有各种不同的坐标系。因此，同一天体就有各种不同的坐标。不同的坐标系之间，既存在区别，又有相互联系。

　　（l）地平坐标系与第一赤道坐标系

　　这两种坐标系都属于右旋坐标系，它们的经度（方位与时角）都是向西度量；而且，二者都以子午圈为始圈。但是，前者以地平圈为基圈，因而以南点为原点；后者以天赤道为基圈，因而以上点为原点。这样，天体的高度便不同于赤纬，方位也不同于时角。它们之间的具体差异，与当地的纬度有关；纬度愈高，二者愈接近。在南北两极，天赤道与地平圈重合，天北极位于天顶。这时，高度就是赤纬，方位等于时角。

　　体现地平坐标系与第一赤道坐标系的联系，有如下关系式：

　　仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度

　　天球的南北两极，一个在地平以上，叫做仰极；另一个在地平以下，叫做俯极。对北半球来说，仰极就是天北极。图中的内圆表示地球，外圆是天球子午圈，显然，一地的纬度（j）与当地天顶的赤纬属同一个角，它等于当地仰极的高度，二者都是天顶极距的余角。在我国历史上，仰极高度被称为北极高。人们正是根据这一原理来测定所在地的纬度。

　　二者都属右旋坐标系，且有相同的始圈。但由于基圈不同，天体的高度不同于赤纬，方位不同于时角。二者之间的具体差异，与当地的纬度有关。

　　仰极高度和天顶赤纬，都等于当地纬度。它体现了地平坐标系与第一赤道坐标系的关系

　　（2）第二赤道坐标系与黄道坐标系

　　这两种坐标系都属于左旋坐标系，它们的经度（赤经和黄经）都是向东度量；而且，它们有共同的原点（春分点）。但是，前者以天赤道为基圈，因而以春分圈为始圈；后者以黄道为基圈，因而以无名圈为始圈。这样，天体的赤纬不同于黄纬，赤经不同于黄经。与前述二种右旋坐标系一样，它们之间的具体差异，同黄赤交角有关。

　　由于轨道面和赤道面受日月行星摄动的影响，黄赤交角发生微小变化。近期，黄极向天极靠拢，黄赤交角每世纪减小约47″，将延续约 15 000年后转为增大。从1984年起，采用其约数为23°26′。

　　（3）第一赤道坐标系与第二赤道坐标系

　　这两种坐标系都以天赤道为基圈，因而有共同的纬度（赤纬），所不同的是它们的经度。第一赤道坐标系以午圈为始圈，其经度（时角）自上点向西度量（属右旋系统）。第二赤道坐标系以春分圈为始圈，其经度（赤经）自春分点向东度量（属左旋系统）。所以，天体的时角不同于赤经；二者的具体差异，同当时的恒星时有关。

　　天体赤经（a）与天体当时的时角（t）之和，就是两坐标系原点的距离（Q），即等于春分点时角（tr）或上点赤经（aQ）。春分点时角被用于表示恒星时（S），即

　　S＝tr

　　对于任一恒星来说，在任何时刻，它的时角（t★）与春分点时角（tr）之间，总存在一个差值；这个时角差，就是二者的赤经差。又因春分点是赤经度量的起点，所以，这个赤经差就是该恒星赤经（a★）本身。于是又有（如图l—27所示）：

　　S＝ t★＋ a★

　　而当恒星中天时，t★＝O，便有：

　　S＝a★（中天）

　　这就是说，任何时刻的恒星时，等于当时中天恒星的赤经（也即上点赤经）。春分点（）在天球上没有标志，因而它的时角是无法实测的；而测定恒星中天则是“轻而易举”的。这为恒星时的测定提供极大的方便！

　　第二赤道坐标系与黄道坐标系二者都属左旋坐标系，日有相同的原点。但由于基圈的不同，天体的赤纬不同于黄纬，天体的赤经不同于黄经。

　　第一赤道坐标系与第二赤道坐标系二者都以天赤道为基圈，因而天体有相同的赤纬。但前者为右旋坐标系（时角自上点向西度量），后者为左旋坐标系（赤经自春分点向东度量），因而天体的时角不同于赤经。任何时候，天体的时角（t）与其赤经（a）之和，总是等于春分点时角，即为当时的恒星时：t*＋ a* tr＝ S

　　对初学者来说，天球坐标显得头绪纷繁，难以接受。这需要有一定的耐心。在本书的以后章节里，它们主要用来阐明与太阳相关的各种变化过程：如正午太阳高度；求半昼弧长的日没时太阳时角；造成真太阳日长度周年变化的太阳赤经差和黄经差；回归运动中太阳赤纬的周年变化；以及按太阳黄经划分二十四气等。太阳是人类最关注的天体！