2.3 各大天体坐标系之间的联系

根据 IAU 地图坐标及旋转参数工作组向 IAU（国际天文联合会）大会递交的工作报告，给出了各大天体的体固坐标系与J2000.0天球坐标系之间的转换关系。以图2.4表示这一天体定向模型，图中，α ₀ ，δ ₀ 分别是天体平北极的赤经、赤纬，W是距春分点90 ^° +α ₀ 的节点方向Q至天体本初子午线方向B的角距。该天体定向模型，把各天体的天球坐标系、体固坐标系直接与地球的天球坐标系、体固坐标系联系起来，引用方便。关于该系统的详细说明，见本书 附录2 。

引用上述定向模型，从J2000.0天球坐标系（实为ICRF，下同） 到体固坐标系 的转换关系就可表示为

其中旋转矩阵R _x，y，z （θ）的定义见式（2.28）～式（2.30）。

以火星为例，IAU2000天体定向模型给出了因岁差原因火星平天极在火心天球坐标系（注意，该坐标系的x-y坐标面是J2000.0的地球赤道面，即图2.4中的ICRF equator）中的赤经、赤纬计算公式，即

T即前面定义的自J2000.0起算的时刻t对应的儒略世纪数。式（2.32）表达的是类似地球平天极的长期（长周期）变化，对于J2000.0历元，有

此为火星历元平极在火心天球坐标系中的指向。

在上述定义下，火星自转角将由图2.4中的W（QB弧）定义，即从Q点向东计量至B点（火星本初子午线方向，相当于火星上的格林尼治方向），可以将角度W看作火星上的格林尼治恒星时，由于没有考虑火星自转的章动效应，故不再区分真恒星时和平恒星时。IAU2000模型给出火星的自转矩阵为

d即自J2000.0起算的儒略日。

上述选择容易与地球坐标系统相连，这对处理火星探测器的轨道问题，包括发射轨道和环火运行轨道及其有关问题都很方便。同样，对于太阳系其他大天体的探测而言，也可采用IAU2000天体定向模型来处理类似问题，相关数据详见本书附录2。

关于地球和月球，除上述 IAU 工作组的定义之外，各自都另有一套高精度的坐标转换方案，考虑了地球的岁差、章动和月球的物理天平动等因素导致的变化，这在本套专著的第2本 ^[4] 和本章参考文献[6]中有相应的论述。 3qmo1kMJSnnu9DytgSyilE7+/OPQQvrZ1MG7yzEesePX+vyz4/vgxVgsmSyZj2e5