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星象学中如何认识天球概念

如何认识天球概念

天文学等领域中,天球是一个想象的旋转的球,理论上具有无限大的半径,与地同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上。与地球相对应,它有天赤道,天极。

许多古代科学家都相信天上的星星是与地球等距离的,这个球就是宇宙的真正的模型。尽管这是不正确的,但它仍不失为一种很好的抽象系统。天空中的一切都不是仅凭我们的肉眼就能够判断出距离的。正因为此,我们仅通过它们的朝向来确定其在天空中的位置。于是,天球就成了一个很有用的天文定位的工具了。

地球绕地轴自转,相对于地球不动的概念,天球上的物体也是每24小时围绕着天极旋转的。这就是昼夜运动,太阳行星、卫星等等都是东升西落,这称为天球的周日视运动.因为地球有公转的缘故,一颗恒星总是比它前一天提前约4分钟升起。

天球可被它的赤道(即天赤道)分成北天半球和南天半球两部分。对应着有北回归线、南回归线、南极、北极。

因为地球是自西向东旋转,所有我们就把天球看成是自东向西旋转。

可以构建一个天球坐标系统来量化天空物体的朝向。而因为有天球的概念后,天文学家以此开始创立不同坐标系如黄道坐标系和银道坐标系。但要注意的是,天球仪是在天球外看天球,天象厅或模拟星象是在天球内看天球的,初学者很多时不能理解这点。

根据观测位置的不同,就具有不同的天球中心。严格的讲,不同的观测者就有不同的天球中心。在地面上观测时,观测者的眼睛就是天球中心,这样建立起来的天球叫做地面天球。

如果从地心观测,则叫做地心天球。把地轴无限延长,就是假想的天轴,地球北极指的一点是北天极,地球南极指的一点就是南天极。通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面,天赤道面和天球的会合处就是天赤道。

太阳在天球上每天移动约1度,一年则移动一周,这称之为太阳周年视运动,太阳中心在天球上视运动的轨迹则是黄道。

天赤道(celestial equator)是天球上假象的一个大圈,位于地球赤道的正上方;也可以说是垂直于地球地轴把天球平分成南北两半的大圆,理论上有无限长的半径。相对于黄道面,天赤道倾斜23.5°,是地轴倾斜的结果。当太阳在天赤道上时,白昼和黑夜到处都相等,因此天赤道也被称为昼夜中分线(equinoctial line)或昼夜平分圆;那时北半球和南半球都处于春分或者秋分。在一年当中,太阳有两次机会处于天赤道上。只要我们把地球赤道不断向外扩大,一直延伸到无限大,这个无限的圆就是天赤道。

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