天球坐标系

在观测天体时，我们往往需要比较准确地说明某颗星星在天球上的位置，这时就要用一种数学的方法来加以描述，因为数学有精确描述物体位置、运动规律的本领。

我们先说个“坐标系”的概念。我们说天津市在北京市的东南方110千米处，这里就是把北京作为基点——数学上的坐标原点。而且有了两个坐标——方向和距离。这时，我们只要人为规定一个参考点为0°方向，那么我们所在的平面上的所有位置，就都可以用数字表示出来了。比如，假定正东方为0°方向，那么按顺时针转，正南方100千米的地方就是（90°，100千米）。

由于天体都离我们非常遥远，我们一般就把天体都沿着我们视线的方向，投影到前面提到过的天球球面上。这时我们以天球上任何一个大圆 BCDK （圆平面过天球球心）作为球面坐标系的基圆，大圆所在平面称为基本平面。基圈（基本平面和天球的交线）有两个几何极 A 和 A′ ，选择其中的任何一个，如 A ，作为球面坐标系的极。再过极 A 作天球的半个大圆 ACA′ ，作为球面坐标系的主圈或始圈。主圈与基圈的交点 C 称为球面坐标系的主点或原点。天球上过极的每一个大圆都与基圈垂直，称为副圈。为确定球面上任何一点 σ 的球面位置，通过极 A 和 σ 作一个大圆弧即副圈，与基圈交于 D 点。点 σ 的球面位置，可由两段大圆弧 σD 和 CD ，也可由大圆弧 σD 及球面角 CAσ 或平面角 COD 加以确定。大圆弧 σD 或极距 Aσ 称为球面坐标系的第一坐标，而大圆弧 CD 或球面角 CAσ 称为第二坐标。对于不同的基圈、主圈和主点，以及第二坐标所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐标系。