天文座標系

2021-09-22 01:33:22 字數 4165 閱讀 5992

座標系統

中心點(起點)

基面(lat=0°)極座標

主要方向(primary direction(0° longitude))

緯度(latitude)

經度(longitude)

地平座標系(horizaonal, alt/az)

觀測者地平面

天頂(zenith)/天底(nadir)

赤緯或者高度(altitude or elevation)

方位角(azimuth)

地平南北點(north or south point of horizon)

赤道座標系(equatorial)

地心/太陽心

天球赤道(celestial equator)

天極赤緯(declination (δ))

赤經或時角(right ascensionor hour angle)

春分(vernal equinox)

黃道座標系(ecliptic)

地心/太陽心

黃道(ecliptic)

黃極黃道緯度(ecliptic latitude)

黃道經度(ecliptic longitude)

銀道座標系(galactic)

太陽心銀盤(galactic plane)

銀極銀道緯度(galactic latitude)

銀道經度(galactic longitude)

銀心(galactic center)

超星系座標系(supergalactic)

超星系銀盤(supergalactic plane)

超星系極

超星系銀道緯度(supergalactic latitude)

超星系銀道經度(supergalactic longitude)

超星系銀盤和銀盤交點

在地平或高度方位系統,觀測者位於地球上,圍繞著自身的自轉軸每一恆星日(23h56m)相對於固定的恆星背景旋轉一周。在地平系統中,天體位置的定位主要用於計算出與沒的短暫時間,例如,太陽公升起和沉沒時間的計算。過去它也用於導航,例如,確定行星位置的高度與方位,依據時間確定船隻正確的經度和緯度。許多望遠鏡也採用經緯儀的架臺,然後依據時間、地理位置,利用電腦計算天體在地平上的位置(高度和方位)。

赤道座標系統以地球的中心為中心並且固定住環繞我們的天空,因此它看起來與地球固定在一起,而我們在地球的表面上繞著自身的軸旋轉。赤道座標描述的天空,包括所見的太陽系,和現在所有的星圖幾乎全都用赤道座標來繪製,而古代的東方天文學家早已使用這種座標繪製星圖。赤道系統是專業天文學家最常用的座標系統,業餘天文學家也使用赤道系統的架臺在夜晚追蹤天空的運動。天體被調整好的望遠鏡或其它種類的儀器找到之後,這些天體就會使用與赤道座標匹配來標示它們的位置。

赤道座標系主要座標:

是以黃道作基準平面的天球座標系統,多用作研究太陽系天體運動情況之用。黃道系統描述的是行星環繞太陽移動的軌道,它的中心在太陽系的重心,也就是太陽的位置。它的基本平面是地球的軌道面,稱為黃道面。在行星科學中被大量使用,像是計算行星的位置和其他重要的行星軌道引數:傾角、公升交點、降交點、近日點位置等等。黃道是由地球上觀察太陽一年中在天球上的視運動所通過的路徑,若以地球「不動」作參照的話就是太陽繞地球公轉的軌道平面(黃道面)在天球上的投影。黃道與天赤道相交於兩點:春分點與秋分點(這兩點稱二分點);而黃道對應的兩個幾何極是北黃極(在天龍座)、與南黃極 (在劍魚座)。在黃道上與黃道平行的小圓稱黃緯,符號β,以由黃道面向北黃極方向為正值(0°至90°),向南黃極方向則為負值。垂直黃道的經度稱黃經,符號為λ,由春分點起由西向東量度(0°至360°)。像赤道座標系中的赤經一樣,以春分點做為黃經的起點。因為地軸有進動現象,此座標系的兩個黃極亦會因歲差影響而使座標數值逐漸移動,計算時必須說明座標系參照的曆元。現常採用的是j2000.0曆元(之前的出版物多以b1950.0曆元),在天文年曆這類精度較高的刊物中,則參考當天或當月之瞬時分點計算。此座標系特別適合標示太陽系內天體的位置,大多數行星(水星和冥王星除外)與許多小行星軌道平面與黃道的傾角都很小,故其黃緯值(β)都不大。

是以太陽為中心,並且以銀河系明顯排列群星的平面為基準的天球座標系統,它的「赤道」是銀河平面。相似於地理座標,銀道座標系的位置也有經度和緯度。銀道座標系使用太陽做為端點,銀經「ℓ」的起點是從太陽測量到的銀河中心方向,銀緯是以太陽為原點測量的銀河平面做為基準面。許多的星系,包括我們太陽和地球所在的銀河系皆為盤狀結構:我們能看到的多數銀河系物質(除了暗物質)都緊挨著這個銀道面。銀河系本身也像地球一樣有著自轉軸,銀道座標系利用本身特性來定義座標系統,也就是以太陽相對於銀心(銀河系中心)轉動來決定銀河系自轉。在任何天球座標系都需要定義赤道和極點。銀道座標系也一樣,需要一條垂直於赤道的子午線作為銀經的起點。經由國際會議決定銀道座標系的銀緯和銀經分別以「b」和「l」標示,銀極的銀緯(b)是90°(b=+90°或b=−90°)。銀緯~0°的天體,就位在銀河系的盤面(亦即銀道面)上,也就是在銀河座標的赤道附近[1]。如此一來,銀道座標系是在銀道面及其自轉的體系下劃定天體位置,所以當這些天體隨著銀河系一起自轉時,其座標位置是固定的,然而一旦這些天體不隨著銀河系自轉時,就會造成相對位置的改變,其銀道座標值也將隨之改變。在銀河系內的天體位置(具體說就是銀道座標)會保持著相對穩定,但是對銀河系外天體而言,因為並未隨著銀河系一起自轉的關係,便會在銀道座標系上產生顯著的位置改變。例如考慮乙個位置在銀道面,並在自轉軸後方的星系,也就是位置在銀經l=180°。經過1億1千萬年,這個星系的位置將因銀河系自轉而變成銀經l=0°(銀緯不變)。因銀道座標系是以銀河系決定的座標系,在系外天體都會以銀河系的自轉週期,約2億2千萬年環繞銀河系一周(不考慮星系自身運動)。概念上,銀道座標系也是球座標,太陽位於銀道面以北,銀經的起點指向銀河中心。銀道座標系沒有像赤道座標系的歲差現象,故不需標示曆元。但銀道相對地球赤道與黃道都有明顯傾角,而日地距離,甚至比鄰星的距離相對於作為背景的銀河系,其周年視差的變化(即相隔半年目標的視位置變化)還是微乎甚微的。但是對於天文愛好者平常觀測的專案,甚至於天體發現等的情況下,亦很少會利用到銀道座標系。銀道面是整個銀道座標系的基本平面,所有銀緯與之平行,銀經與之垂直;銀河系成員如恆星、暗物質與氣體、塵埃等部絕大部分對稱分布在銀道面的兩側。太陽系位處在銀道面以北112.7±1.8 光年(34.56±0.56 秒差距)處,但因為距離銀河系中心30,000光年之遙,相對來說還是非常接近銀道面的。銀道面和天球的赤道面有123°的夾角,銀緯(b)以0°至90°角度為單位度量,北銀極銀緯是+90°,位置在後發座,靠近牧夫座的大角星附近;南銀極的銀緯是-90°,位置在南天的玉夫座。銀經的度量由0°至360°,在銀河系自轉軸所在的人馬座方向起計量,沿著銀道面移動,經天鵝座(銀經90°)、御夫座(銀經180°)與南天的船帆座(銀經270°)。由於銀道座標系是球座標,所以並未在銀河系中定出乙個基點,而只是以銀河系的光度定出乙個具體的方向和銀道面。然而為定義銀道面,必須經由銀心(銀河系中心)通過太空中便於計量的乙個特殊點(太陽中心)。情況類似於在地理座標系中需確認高度是在地平面之下或之上而必需選擇的乙個確切的觀測點。

2023年,國際天文聯合會在第十屆大會上定義了銀道座標系相對於赤道座標系統的關係。北銀極定義在赤經12h 49m,赤緯+27.4° ′ ″(b1950曆元),銀經0度是相對於赤道極位置角123°的大圓半球,銀經增加的方向與赤經增加的方向相同。銀緯向銀北極方向的增加是正值,銀極的緯度是±90°,銀河赤道的緯度是0度。換算成2000.0曆元的座標,北銀極位於赤經12h 51m 26.282s,赤緯+27° 07′ 42.01″(2000.0曆元),銀經0度的位置角是122.932°.銀經和銀緯0度在天球上的位置在赤經17h 45m 37.224s,赤緯−28° 56′ 10.23″(2000.0曆元)。這與無線電波源人馬座a*,銀河系中心具體的最佳標示物,有少許的差異。人馬座a*的位置是赤經17h 45m 40.04s,赤緯−29° 00′ 28.1″(2000.0曆元),或是銀經359° 56′ 39.5″,銀緯−0° 2′ 46.3″。

超星系座標系統,是天球座標系統之一,他的赤道是校準在超星系平面上。這個系統用於在地的宇宙之中,主要是參考鄰近的星系團,包含室女座星系團、巨引源和英仙-雙魚超星系團等,在平面(二維空間)的分布狀態。雖然早在200年前的威廉·赫協爾就注意到星系分布在乙個平面上的現象,但超星系座標的基準平面在2023年才被熱拉爾·佛科留斯從夏普力-恩慈目錄中予以確認。經由會議決定,超星系的經度和緯度模擬於銀河座標系統的銀經(l)和銀緯(b),分別標示為sgl和sgb,座標經度的起點(sgl=0)定義為銀河平面與超星系平面的交叉點。

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