谁能详细介绍一下天球的经纬度?
实际上,星星和我们之间的距离或远或近。我们看到的是它们在这个巨大球体上的投影。这个假想的球体叫做天球,它的半径是无限的。而地球悬挂在这个天球的中心。
星星在天空中运动的方向并不混乱,星座的形状也不会改变。星星从东方地平线爬升,爬到最高点(子午线),然后下沉到西方。看起来好像整个天球都在绕着地球转。相信大家都知道,地球不是宇宙的中心,恒星也不是绕着地球转的。星星在天空中围着我们转是因为地球自转造成的错觉,天球本身是不会动的。我们在地球的时候,感觉不到自己在旋转,就像我们坐火车的时候,看到窗外的风景在倒退,却感觉不到自己在动。
周日运动
星星在天空中一天自转一次,这叫做周日运动。将地球自转轴延伸到天球上的位置,就是天球的北极和南极。把地球赤道延伸到天球上的位置,就是天球赤道。
有一颗二等星离天球北极很近,所以它好像永远不动,其他恒星好像都围着它转。我们称这颗星为北极星。因为北极星似乎永远留在北方,永远不下山,所以我们和生活在北半球的人一样,可以用北极星来辨别方向。可惜天球南极附近没有光星,所以没有“南”极星指引南半球的居民。
北极星相对于地面的高度取决于观测者所在位置的纬度。例如,在北京,北极星将位于正北方向,距离地面40度;在北极,北极星会在头顶(天顶);在赤道上,北极星正好位于地平线上;在南半球,北极星永远不会升到地平线以上,所以在南半球永远看不到北极星。
同理,有些星星永远不会升起。生活在北半球的人永远看不到南天极附近的星星,生活在南半球的人永远看不到北天极附近的星星。
以上三个模拟图例展示了北半球可以看到的恒星运动。第一个指向天球的北极(你会发现北极星并不是完全固定的),第二个和第三个分别指向南方和东方。
天球坐标系
为了准确描述恒星在天空中的位置,天文学家开发了一种坐标系来表示恒星在天球上的位置。这个坐标系和地球上通常的经纬度坐标非常相似。
这个坐标系把天球分为赤纬和赤经。赤纬的算法是从天球赤道到极点。天球赤道为0度,天球北极为+90度,天球南极为-90度。赤经的算法比较特殊,不同于地球经度的算法(从-180度到+180度)。赤经是在天球赤道从西向东0小时到24小时。赤经的小时和时间一样,可以分为60分钟,每一分钟又可以细分为60秒(注:赤经的分和秒不等于角度用的角分和秒)。赤经计算的起点是春分,春分是天赤道和黄道的两个交点之一(另一个是分点)。
就像一个旋转的陀螺,地球的旋转轴在空间中不是固定的,而是以26000年为周期旋转。这种运动叫做岁差,所以春分和天球北极的位置也会移动得很慢。所以我们在用天球坐标表示天体位置时,也要指出是哪一年的坐标,比如公元2000.0年。