天球坐标:赤经、赤纬、方位角、高度角等

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在地球上找到一个特定的地方(比如说,一个城市)需要什么?没错,您需要知道它的坐标:纬度和经度。例如,纽约市位于北纬40°、西经74°。但是,如果您想要定位天空中的物体并且手边没有观星APP,该怎么办?在这种情况下,您必须知道天体坐标。理解天文学中使用的不同天体坐标系可能看起来很困难,但我们会尽力引导您顺利地了解它们。让我们深入了解一下!另外,请参阅我们的信息图,以更好地了解天体坐标。

Celestial Coordinates
请通过我们的信息图表发现天体坐标!了解地平坐标系和赤道坐标系,并学习使用它们来寻找物体。
看看信息图

内容

什么是天球?

在详细讨论天球坐标之前,有必要先了解一下天球的概念。简单来说,天球是一个围绕地球的假想球体,代表从我们星球上看到的整个天空。当地球自转时,恒星和其他物体似乎在天球上移动。

天球
天球是一个假想的球体,从地球上可见的所有天体都投影到球体上。

以下是天球上的一些重要参考点和参考线。

  • 天赤道:地球赤道平面与天球相交的圆。就像地球赤道一样,它将天球分为北半球和南半球。
  • 黄道:地球轨道平面穿过天球的圆。由于地轴倾斜,黄道和天赤道彼此成约23.5°的角度。您可以从我们的专门文章中了解有关黄道的更多信息
  • 北天极:天球上位于地球北极正上方的点,地球轴与天球相交。它是天空中的一个固定点,所有星星看起来都围绕它以逆时针方向旋转。
  • 南天极:天球上位于地球南极正上方的点,地球轴与天球相交。与北天极类似,它是一个固定点,恒星看起来绕着它顺时针方向旋转。
  • 天顶:观察者正上方的点。
  • 天底:观察者正下方的点,与天顶相对。
  • 春分点(白羊宫第一点):太阳在春分穿过天赤道的点。

现在,我们最后谈谈天文学中使用的主要坐标系。

高度角和方位角(地平坐标系)

地平坐标系
地平坐标系使用两个基本坐标:高度角和方位角。

地平坐标系以观测者所在地为中心点,所在地的地平线作为基础平面。它使用两个主要坐标:高度角和方位角。

  • 高度角表示物体在观察者地平线上方的角距离。它以度为单位测量,范围从天顶的+90°到天底的-90°。例如,如果天空物体的高度为45°,则它将位于地平线和天顶之间的中间位置。

  • 方位角表示物体沿地平线的位置。它是从真北(指向地理北极的方向)顺时针测量的度数。例如,如果一个物体的方位角为90°,则它在观察者的正东方向,而有180°方位角的物体则在正南方向。

地平坐标系对于休闲观星特别有用,因为它与观察者的位置相关。

赤纬和赤经(赤道坐标系统)

赤道坐标系
赤道坐标系使用两个基本坐标:赤纬和赤经。

赤道坐标系统描述了天体相对于天赤道的位置。它使用两个主要坐标:赤纬和赤经。

  • 赤纬(Dec)测量天体赤道以北或以南物体的角距离。赤纬度相当于地球纬度。它以度数表示,范围从+90°(北天极)到-90°(南天极)。例如,如果一个物体的赤纬为+30°,这意味着它位于天赤道以北到世界北极距离的三分之一处。

  • 赤经(RA)测量物体从春分点沿天赤道向东方向的角距离。赤经相当于地球经度。由于历史原因,它不是以度表示,而是以时、分、秒表示。对于地球上的观察者来说,天空在24小时内“转动”360°,或者在一小时内“转动”15°。因此,天赤道一周(360°)对应赤经24小时,赤经1小时等于15°。例如,如果一个物体的赤经为6时,则意味着它位于春分点以东90°(15° × 6时)沿天赤道。

赤道坐标系统可以是以地球为中心的(如上图所示)和以观测者为中心的。许多星图使用以地球为中心的赤道坐标系统。如果您想使用此类地图将望远镜指向某个物体,则必须将以地球为中心的坐标转换为以观测者为中心的坐标(对此有特殊的公式)。幸运的是,有一个更简单的解决方案:下载使用以观测者为中心的坐标的APP,例如Sky Tonight。稍后我们将讨论如何使用该APP。

黄纬和黄经(黄道坐标系)

黄道坐标系
黄道坐标系使用两个基本坐标:黄经和黄纬。

黄道坐标系描述了天体相对于黄道的位置。它使用两个主要坐标:黄纬和黄经。

  • 黄纬测量黄道面以北或以南的物体的角距离。它以+90°(北黄极)到-90°(南黄极)的度数表示。

  • 黄经测量春分点以东的物体沿黄道平面的角距离。它以度数表示,从0°到360°;黄道一整圈对应于一年。例如,如果一个物体的黄经为90°,则意味着它位于沿着黄道春分点以东四分之一的位置。

黄道坐标系对于探测和跟踪太阳系天体特别有用,因为它们的轨道平面接近黄道平面。它广泛用于观测天文学,也用于导航航天器和计算行星合相、日食和月食

其他天体坐标系

除了我们刚才描述的三个天体坐标系之外,天文学家还使用银河系统和超星系坐标系统。第一个用于研究银河系内的物体,第二个用于研究宇宙的大尺度结构。不过,我们不会在这里深入研究这些系统,以免使本文过于复杂。我们提到的三个坐标系足以满足您的实际需要。

如何通过坐标找到天体?

Sky Tonight中的赤道网格
Sky Tonight应用程序中,您可以找到任何天体的坐标,并将赤道或高度方位网格覆盖在天空地图上。

既然您了解了各种天体坐标系,那么您在天空中找到任何物体并将望远镜对准它并不困难。以下是如何使用Sky Tonight应用程序执行此操作。

  • 确保Sky Tonight使用您当前的位置。单击屏幕底部的快速设置面板,面板底部应该显示“设备位置”。
  • 应用网格。在同一面板上,单击地球图标一次,将赤道网格覆盖在星图上。再次单击该图标以覆盖方位角网格。您应该选择的十字线类型取决于您的望远镜架台
  • 找出您要找到天体的坐标。单击屏幕底部的放大镜图标,在搜索框中输入酒店名称,然后单击酒店的信息卡。之后,打开数据选项卡。在这里您将找到物体的以观测者为中心的赤道坐标(赤经、赤纬)及其地平坐标(方位角、高度角)。请注意,所有坐标都已经相对于您的位置,因此您不需要重新计算任何坐标!记住或写下坐标后,单击蓝色十字线图标即可在星图上查看该物体。
  • 您现在可以使用赤道或地平坐标将望远镜指向物体。Sky Tonight地图上的网格将帮助您找到方向。

有趣的事实

双鱼宫的第一点?

白羊宫第一点(又称春分点),用于赤道坐标系,以黄道十二宫白羊座命名。在黄道十二宫概念产生的时候,春分这一天天赤道与太阳的交点就在白羊座。然而,由于进动现象,白羊宫第一点已经逐渐移动到邻近的双鱼座。所以从逻辑上讲,它应该更名为双鱼宫的第一点。

我们生活在J2000.0时代

天球坐标因地轴进动而变化。进动导致分点以每年大约50.3角秒的速度向西移动。坐标网格也会随着分点而移动。为了解释这些变化,星图和天空观测应用程序需要根据某个“纪元” 定期更新,这反映了天体的当前位置。通常每50年更新一次。目前,大多数星图和应用程序使用与2000年相对应的 J2000.0纪元坐标。下一次更新计划于2050年进行。

总结

观测天文学中有三个主要坐标系:地平坐标系(高度角和方位角)、赤道坐标系(赤纬和赤经)和黄道坐标系(黄纬度和黄经)。每个系统都有自己的用途,它们一起使天文学家能够精确定位天体的位置并跟踪它们在天空中的运动。

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