摘要：茫茫浩瀚宇宙，人們在觀測的時候，是如何確定方位的呢？

迄今為止，盡管空間天文已取得巨大成就，但最基本的天文觀測仍然是在地面上進行的。即使空間觀測仍然是環(huán)繞地球周圍空間軌道的飛行體上進行的。因此，為了確定天體的方位，最自然的方式是把地球上確定方位的系統(tǒng)延伸向宇宙空間。

赤道坐標系

地面上任何點的位置都可以用經(jīng)緯度來表示，而經(jīng)緯度實際上是該點與地心連線和某些參考面之間的夾角。例如，北京的緯度是39°.9，經(jīng)度是116°.4，表示北京與地心間的連線與赤道面的夾角是39°.9，這條線與南北極構(gòu)成的平面和通過英國倫敦格林尼治天文臺的0經(jīng)度面的夾角是116
°.4。

設(shè)想以地球表面為基準作若干向外擴張的同心球面，這樣的一些球面稱為天球面。地球赤道面在天球上相交的大圓叫做天赤道。任何一個天體與地心的連線和赤道的夾角就稱為該天體的赤緯，往往用符號б表示。在赤道以北的赤緯為正，以南為負。赤緯為+90°和-90°的點分別稱為北天極和南天極，也就是地球自轉(zhuǎn)軸和天球的交點。通過天體和兩個天極的大圓叫做赤經(jīng)圈，它們相當(dāng)于地球上的經(jīng)圈在天球上的延伸。地球上選擇英國格林尼治天文臺的經(jīng)圈作為0°起點，向東，西各算180°。天球上則選擇春分點的赤經(jīng)圈作為起點。春分點是每年大約在3月21日前后，太陽由天球南半部進入北半部，穿過天赤道的點，也就是天球上黃道和天赤道的交點。太陽到達這一點的時間叫春分。雖然在天球上春分點沒有明顯的標志，但它的準確位置是可以通過測量確定的。春分點是用一個像帶犄角的羊頭γ的符號來表示的。天體的赤經(jīng)圈和天赤道的交點與春分點之間在地心的夾角稱為天體的赤徑或時角，用字母a表示。然而赤經(jīng)一般不用0°～360°表示，而用時、分、秒的時間單位來度量，由春分點開始向東量，每15°為一小時。

由于地球自轉(zhuǎn)軸和地球軌道面不垂直，而且地球又略呈扁球形，太陽和月亮對地球赤道部分多于引力使地軸以26000年為周期發(fā)生進動。因此，天赤道和天極在天球的位置也就不固定，也就是說赤道坐標在天球上不是一成不變的，逐年部有微小的歲差變化。天體的赤經(jīng)赤緯值一般都應(yīng)注明以哪個年代為準（如，1950年，2000年等）。一般星表的天體位置每50年變更一次。

黃道坐標系

為研究太陽系內(nèi)各種天體的運動情況，用黃道坐標系是方便的。地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面是黃道坐標系中的基本平面，稱為黃道平面。黃道面與天球相交的大圓稱為黃道，它是太陽周年視運動軌跡在天球上的投影。黃道與天赤道在天球上相交于兩點，它們稱為二分點。其中，太陽沿黃道從赤道以南向北通過赤道的那一個交點稱為春分點表以γ，另一個交點稱為秋分點表以Ω。黃道上與二分點相距90°的兩分點稱二至點。黃道的兩個幾何極稱為黃極，按其所處的天區(qū)位置不同又分別稱為北黃極和南黃極。黃道是黃道坐標系的基圈，北黃極為黃道坐標系的極。黃道與赤道的夾角稱黃赤交角，記為ε，且ε＝23°.27’。

天球上與黃道平行的小圓稱黃緯圈。過黃極的大圓稱黃經(jīng)圈，它是黃道坐標系的副圈，所有的黃經(jīng)圈都與黃道垂直。過春分點的黃經(jīng)圈稱為主圈，春分點則稱為主點。黃道為基圈。圖2表示了黃道坐標和天赤道的關(guān)系。

黃道坐標系的基圈和主圈隨旋轉(zhuǎn)天球一起作周日運動，天體的黃道坐標不會因觀測時間和觀測的地點不同而發(fā)生變化。

銀道坐標系

在研究天體的更大體系，即研究恒星團及星系結(jié)構(gòu)時采用銀道坐標系是更方便的。

后面我們將看到，銀河系的主要部分是一個扁平的圓盤狀結(jié)構(gòu)，它的平均中心面稱銀道平面。它是銀道系的基本平面，其與天球相交的大圓稱為銀道，是銀道坐標系的基圈。天球上與銀道相平行的小圓銀緯圈。銀道的幾何極分為南、北銀極。而北銀極作為銀道坐標系的極L。通過兩個銀極所作的半個大圓稱為經(jīng)圈，也就是銀道坐標系中的副圈。所有的銀經(jīng)都與銀道相垂直。銀道與天赤道在天球上交于兩點。由北銀極向銀道面看去，按反時針方向從赤道以南向北通過赤道的那一個點，稱為銀道對天赤道的升交點；另一個就是降交點。

天體б的銀經(jīng)圈與銀道交于B點，大圓弧бB＝b就是天體在銀道坐標系中的銀緯。由銀道起沿銀經(jīng)圈向南、北銀極分別量度銀緯b，從0°一±90°，南銀緯取為負值。過升交點的銀經(jīng)圈與天體的銀經(jīng)圈所交的球面角或銀道上的大圓弧是天體的銀經(jīng)I。由于銀道面是銀河系的平均面，需要對銀道的位置作較準確的測定。銀道坐標的空間定向用銀極的赤道坐標來確定。1958年前，北銀極在赤道坐標中的坐標取為：

赤經(jīng)A＝12^h40^m=190°
赤緯D＝＋28°（1900．0歷元）

這樣規(guī)定的坐標系稱為舊銀道坐標系，系統(tǒng)內(nèi)的銀道坐標用l^Ib^I表示。銀道與赤道的交角i＝62°，稱為銀赤交角，升交點的赤經(jīng)為18^h40^m。1958年國際天文學(xué)會聯(lián)合會第十屆大會上，按新觀測資料，規(guī)定北銀極赤道坐標的新值為：
赤經(jīng)A＝12^h49^m＝199°15'
赤緯D＝＋27°24'（1950．0歷元）

同時規(guī)定，銀經(jīng)不從升交點量起，而取銀河中心方向（人馬座）為銀經(jīng)的起算點，該方向在舊系統(tǒng)內(nèi)的坐標為：
1^I＝327°.69，b^I＝－I°.40。

量度方式仍按左旋坐標系的規(guī)定。這樣規(guī)定的坐標系稱為國際天文學(xué)聯(lián)合會銀道坐標系，并以l^Ⅱ和b^Ⅱ表示天體的銀經(jīng)和銀緯以區(qū)別于舊系統(tǒng)的l^I和b^I。

用上面介紹的三種方法，原則上都可以確定天體的方位。但由于地球本身的運動和銀河系的運動，用哪種坐標系來標志天體的方位，取決于我們研究的對象。為觀測天體，用其赤經(jīng)和赤緯來確定其方位是極其方便的；而研究太陽系則宜采用黃道坐標系，而研究銀河系結(jié)構(gòu)以及更大尺度的天體則應(yīng)采用銀道坐標系。