天体方位的确定
14．赤道坐标系
迄今为止，尽管空间天文已取得巨大成就，但最基本的天文观测仍然是在地面上进行的。即使空间观测仍然是环绕地球周围空间轨道的飞行体上进行的。因此，为了确定天体的方位，最自然的方式是把地球上确定方位的系统延伸向宇宙空间。
地面上任何点的位置都可以用经纬度来表示，而经纬度实际上是该点与地心连线和某些参考面之间的夹角。例如，北京的纬度是 39°．9，经度是116°．4，表示北京与地心间的连线与赤道面的夹角是 39°．9，这条线与南北极构成的平面和通过英国伦敦格林尼治天文台的 0 经度面的夹角是 116 °．4。
设想以地球表面为基准作若干向外扩张的同心球面（见图 1），这样的 一些球面称为天球面。地球赤道面在天球上相交的大圆叫做天赤道。任何一个天体与地心的连线和赤道的夹角就称为该天体的赤纬，往往用符号б表示。在赤道以北的赤纬为正，以南为负。赤纬为 90°和- 90°的点分别称为北天极和南天极，也就是地球自转轴和天球的交点。通过天体和两个天极的大圆叫做赤经圈，它们相当于地球上的经圈在天球上的延伸。地球上选择英国格林尼治天文台的经圈作为 0°起点，向东，西各算 180°。天球上则选择春分点的赤经圈作为起点。春分点是每年大约在 3 月 21 日前后，太阳由天球南半部进入北半部，穿过天赤道的点，也就是天球上黄道和天赤道的交点。太阳到达这一点的时间叫春分。虽然在天球上春分点没有明显的标志，但它的准确位置是可以通过测量确定的。春分点是用一个像带犄角的羊头γ的符号来表示的。天体的赤经圈和天赤道的交点与春分点之间在地心的夹角称为天体的赤径或时角，用字母 a 表示。然而赤经一般不用 0°～360°表示，而用时、分、秒的时间单位来度量，由春分点开始向东量，每 15°为一小时。
由于地球自转轴和地球轨道面不垂直，而且地球又略呈扁球形，太阳和月亮对地球赤道部分多于引力使地轴以 26000 年为周期发生进动。因此，天赤道和天极在天球的位置也就不固定，也就是说赤道坐标在天球上不是一成不变的，逐年部有微小的岁差变化。天体的赤经赤纬值一般都应注明以哪个年代为准（如，1950 年，2000 年等）。一般星表的天体位置每 50 年变更一次。
15．黄道坐标系
为研究太阳系内各种天体的运动情况，用黄道坐标系是方便的。地球绕太阳公转的轨道平面是黄道坐标系中的基本平面，称为黄道平面。黄道面与天球相交的大圆称为黄道，它是太阳周年视运动轨迹在天球上的投影。黄道与天赤道在天球上相交于两点，它们称为二分点。其中，太阳沿黄道从赤道以南向北通过赤道的那一个交点称为春分点表以γ，另一个交点称为秋分点表以Ω。黄道上与二分点相距 90°的两分点称二至点。黄道的两个几何极称为黄极，按其所处的天区位置不同又分别称为北黄极和南黄极。黄道是黄道坐标系的基圈，北黄极为黄道坐标系的极。黄道与赤道的夹角称黄赤交角，记为ε，且ε＝23°．27＇。
天球上与黄道平行的小圆称黄纬圈。过黄极的大圆称黄经圈，它是黄道坐标系的副圈，所有的黄经圈都与黄道垂直。过春分点的黄经圈称为主圈，春分点则称为主点。黄道为基圈。图 2 表示了黄道坐标和天赤道的关系。
黄道坐标系的基圈和主圈随旋转天球一起作周日运动，天体的黄道坐标不会因观测时间和观测的地点不同而发生变化。
16．银道坐标系
在研究天体的更大体系，即研究恒星团及星系结构时采用银道坐标系是更方便的。
后面我们将看到，银河系的主要部分是一个扁平的圆盘状结构，它的平均中心面称银道平面。它是银道系的基本平面，其与天球相交的大圆称为银道，是银道坐标系的基圈。天球上与银道相平行的小圆银纬圈。银道的几何极分为南、北银极。而北银极作为银道坐标系的极 L。通过两个银极所作的半个大圆称为经圈，也就是银道坐标系中的副圈。所有的银经都与银道相垂直。银道与天赤道在天球上交于两点。由北银极向银道面看去，按反时针方向从赤道以南向北通过赤道的那一个点，称为银道对天赤道的升交点；另一 个就是降交点。
天体б的银经圈与银道交于 B 点，大圆弧бB＝b 就是天体在银道坐标系中的银纬。由银道起沿银经圈向南、北银极分别量度银纬 b，从 0°一± 90 °，南银纬取为负值。过升交点的银经圈与天体的银经圈所交的球面角或银道上的大圆弧是天体的银经 I。由于银道面是银河系的平均面，需要对银道的位置作较准确的测定。银道坐标的空间定向用银极的赤道坐标来确定。1958年前，北银极在赤道坐标中的坐标取为
赤经 A＝12^h40^m=190°
赤纬 D＝＋28°（1900．0 历元）
这样规定的坐标系称为旧银道坐标系，系统内的银道坐标用 l^Ib^I 表示。银道与赤道的交角 i＝62°，称为银赤交角，升交点的赤经为 18^h40^m。1958年国际天文学会联合会第十届大会上，按新观测资料，规定北银极赤道坐标的新值为：
赤经 A＝12^h49^m＝199°15＇
赤纬 D＝＋27°24＇（1950．0 历元）
同时规定，银经不从升交点量起，而取银河中心方向（人马座）为银经的起算点，该方向在旧系统内的坐标为：
1^I＝ 327°．69， b^I＝－I°．40。
量度方式仍按左旋坐标系的规定。这样规定的坐标系称为国际天文学联合会银道坐标系，并以 l^Ⅱ和 b^Ⅱ表示天体的银经和银纬以区别于旧系统的 l^I 和 b^I。
用上面介绍的三种方法，原则上都可以确定天体的方位。但由于地球本身的运动和银河系的运动，用哪种坐标系来标志天体的方位，取决于我们研究的对象。为观测天体，用其赤经和赤纬来确定其方位是极其方便的；而研究太阳系则宜采用黄道坐标系，而研究银河系结构以及更大尺度的天体则应采用银道坐标系。