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我們站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都離我們一樣遠(yuǎn)。星星就好像鑲嵌在一個(gè)圓形天幕上的寶石。
實(shí)際星星和我們的距離有遠(yuǎn)有近，我們看到的是它們在這個(gè)巨大的圓球球面上的投影，這個(gè)假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個(gè)天球中央。
星星在天空中移動的方向并不是雜亂無章的，而且星座的形狀并不會改變。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點(diǎn)（中天），然后往西方沉下去。看起來就像整個(gè)天球圍繞著地球旋轉(zhuǎn)一樣。相信大家都明白，地球并不是宇宙的中心，星體并不會繞著地球轉(zhuǎn)。星體在天空中繞著我們旋轉(zhuǎn)，是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而產(chǎn)生的錯(cuò)覺，天球本身是不會移動的。我們身在地球中，并不會感覺自己在轉(zhuǎn)動的，就好像我們乘坐火車時(shí)看見窗外的景物向后移動，而并不感覺到自己在移動中。
周日運(yùn)動
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 星星在天上每日旋轉(zhuǎn)一圈，這運(yùn)動稱為周日運(yùn)動。把地球自轉(zhuǎn)軸延伸到天球上的位置，就是天球的北極和南極。把地球的赤道伸延到天球上的位置，就是天球赤道了。
有一顆2等星非常接近天球北極，所以看來似乎永遠(yuǎn)靜止不動，其它的星就好像繞著他旋轉(zhuǎn)。我們稱這顆星為北極星。因?yàn)楸睒O星看來永遠(yuǎn)靜止不動停留在正北方及不會下山，所以我們像居住在北半球的人便可以利用北極星來辨別方向?？上У氖?，天球南極附近沒有光星，所以沒有「南」極星為南半球居民引路。
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 北極星相對于地面的高度取決于觀測者所在地的緯度，例如在北京，北極星會在正北，離地面40 度；在北極，北極星會在頭頂（天頂）；在赤道的地方，北極星剛好躺在水平線上；而在南半球，北極星是永遠(yuǎn)不會升出地平在線，所以在南半球是永遠(yuǎn)看不到北極星。
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同樣道理，有些星永遠(yuǎn)不會東升。居住在北半球的人永遠(yuǎn)看不到接近南天極的星，而居住在南半球的人同樣也看不到接近北天極的星。
以上三幅模擬圖例顯示在北半球可以見到的恒星運(yùn)動，第一幅指向天球北極方向（你會發(fā)現(xiàn)其實(shí)北極星并不是完全固定不動的 ) ，第二及第三幅分別指向南方及東方。
天球上的坐標(biāo)系統(tǒng)
為了準(zhǔn)確形容天上星體的位置，天文學(xué)家制訂了一套坐標(biāo)系統(tǒng)來標(biāo)示星體在天球上的位置。 這套坐標(biāo)系統(tǒng)和地球上慣用的經(jīng)緯度坐標(biāo)十分相似。
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 這套坐標(biāo)系統(tǒng)把天球分為赤緯及赤經(jīng)。赤緯的算法是從天球赤道開始至兩極止，天球赤道是0度，向北至天球北極是+90 度， 向南至天球南極是 -90 度。赤經(jīng)的算法較特別，和地球經(jīng)度（由-180度至+180度）的算法不同， 赤經(jīng)是在天球赤道自西向東由0小時(shí)至24 小時(shí)。和時(shí)間一樣，赤經(jīng)的每小時(shí)可分為60分，每分可再細(xì)分為60秒（注：赤經(jīng)的分秒并不等如角度用的角分角秒） 。赤經(jīng)計(jì)算的起點(diǎn)為春分點(diǎn)，春分點(diǎn)是天球赤道和黃道的兩個(gè)相交點(diǎn)其中一個(gè)（另一個(gè)是秋分點(diǎn)）。
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像轉(zhuǎn)動中的陀螺一樣，地球的自轉(zhuǎn)軸在太空中其實(shí)并不固定，而是以26000年的周期在轉(zhuǎn)動，這個(gè)運(yùn)動稱為歲差，所以，春分點(diǎn)和天球北極的位置亦會非常緩慢地移動。所以，當(dāng)我們使用天球坐標(biāo)來標(biāo)示天體的位置時(shí)，應(yīng)該同時(shí)指出是哪一年的坐標(biāo)，例如公元2000
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