阅读天空：理解赤纬与赤经

带有赤道坐标的天图 — 赤道坐标系可以确定天体在天球上的位置，就像地球上的经度和纬度一样。
赤经（α）沿天赤道以小时（0^h至24^h）测量，而赤纬（δ）在天赤道两侧以度（−90°至+90°）测量。
赤经的起点——春分点（0^h）——对应于天赤道与黄道（太阳的视运动轨迹）的交点，黄道相对于赤道倾斜约23.5°（倾角）。
图片来源：astronoo.com（新窗口），AI生成图像，公有领域。

科学摘要

Astronoo的文章介绍了赤道坐标系，这是天体制图的基础。赤纬是纬度在天球上的对应物，测量天体相对于天赤道的角度，从−90°到+90°。赤经是经度的对应物，沿天赤道以小时测量，从0^h到24^h。这两个参数独立于观测地点和时间，可以精确确定恒星、星系和行星的位置。文章详细介绍了它们的物理定义、与周日运动的关系，以及在梅西耶或NGC等天文星表、天文馆软件中的实际应用。

如何在数十亿颗恒星中找到一颗？

本文致力于介绍赤道坐标系——天空的真正GPS。但是，如何在数十亿颗恒星中找到一颗呢？答案在于两个互补的参数。在天赤道两侧以度测量的赤纬扮演纬度的角色。以小时、分钟和秒表示的赤经扮演经度的角色。它们共同形成一个稳定的网格，独立于观测地点和时间。与每一瞬间都在变化的水平坐标（方位角和高度）不同，赤道坐标固定在天球上。文章详细介绍了它们的定义、起源（春分点）、与地球自转的关系，以及在天文星表和仪器中的使用。借助这些坐标，可以指向望远镜、准备观测，或者简单地理解天文学家如何绘制天空地图。这个自古代就开始使用、经过几个世纪完善的系统，至今仍然是现代天文学不可或缺的。

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用于定位天体的坐标

天空的纬度和经度

在地球上，一个地点的位置由其地理坐标（纬度和经度）定义。在天空中，天文学家使用一个称为赤道坐标系的等效系统，它基于地球赤道和格林尼治子午线在天球上的投影。这个系统的两个基本参数是赤纬（Dec）和赤经（RA或\(\alpha\)）。这个系统可以精确指定天球上恒星、星系或行星的位置。

天球

天球是一种几何构造，将天空表示为一个以观测者为中心、无限遥远的球体。通过将地球的轴投影到其上，我们得到一个固定的天球坐标网格。与依赖于观测地点和时间的水平坐标（方位角和高度）不同，赤道坐标独立于观测者。

赤纬与赤经：物理定义

赤纬，天球纬度

赤纬（用\(\delta\)表示）是地球纬度的天球对应物。它在南北平面内测量天体与天赤道之间的角度。以度、分、秒表示，范围从\(+90^\circ\)（北天极）到\(-90^\circ\)（南天极）。

赤经，时间经度

赤经（用\(\alpha\)表示）是经度的天球对应物，但以小时、分钟和秒表示，因为它与地球自转相关。它从春分点（或伽马点，即太阳在春分时穿过赤道的点）向东测量，直到经过天体的子午线的投影。赤经从\(0^\mathrm{h}\)到\(24^\mathrm{h}\)变化，即360°的完整一圈。

通用的坐标组合

组合\((\alpha, \delta)\)因此可以精确定位天球上任何固定天体，无论观测时间和地点如何，但需考虑岁差、章动或精密测量的大气折射修正。

坐标与周日运动

天空的视运动

从地球上看，天球似乎围绕天极轴在23小时56分（一个恒星日）内旋转。在这种视运动中，天体以每小时15°的速度从东向西移动，这相当于1小时的赤经。因此，了解赤经和赤纬可以预测天体出现在天空某一位置的精确时刻。

望远镜的自动跟踪

电动赤道仪望远镜使用这些坐标自动跟踪天体，通过以恒星速度旋转的电机来补偿地球自转。

赤道坐标的实际应用

下表列出了一些易于观测的天体的赤道坐标示例，包括其类型和从北半球的可观测性。

天体赤道坐标示例
天体	类型	赤经	赤纬	可见性
天狼星	恒星	06^h 45^m 09^s	−16° 42′ 58″	南半球和低纬度北半球
北极星	恒星	02^h 31^m 49^s	+89° 15′ 51″	北半球，靠近天极
M31	星系	00^h 42^m 44^s	+41° 16′ 09″	北半球，良好天空下肉眼可见
M42	星云	05^h 35^m 17^s	−05° 23′ 28″	两个半球均可观测
织女星	恒星	18^h 36^m 56^s	+38° 47′ 01″	北半球，夏季非常明亮
南门二	恒星	14^h 39^m 36^s	−60° 50′ 02″	南半球

天文星表

为了定位给定的天体，梅西耶星表或NGC等天文星表总是给出赤道坐标...

赤经：\(00^\mathrm{h}42^\mathrm{m}44^\mathrm{s}\)
赤纬：\(+41^\circ16'9''\)

这意味着它靠近北天极，因此从北半球温带纬度地区始终可见。

天文馆软件

Stellarium等软件或移动应用程序现在可以直接输入这些坐标来显示天体的位置并对准观测仪器。

结论：通用的天球网格

精确的天空制图

以赤纬和赤经为基本轴的赤道坐标系构成了一个稳定、精确和通用的网格，用于绘制天空地图。它使天文学家能够以极高的严谨性定位和跟踪天体，促进观测、空间导航和天体物理研究。

易于实践的技能

虽然乍看抽象，但对于任何使用赤道仪、天文馆软件或对基本天体机制感兴趣的人来说，这些坐标很快就会变得直观易懂。

参考文献

FAQ：关于赤纬和赤经你需要了解的一切

天文学中的赤纬是什么？

赤纬是将天体定位在天赤道以北或以南的角度。它是地球纬度的天球等价物。以度、分、秒表示，范围从−90°（南天极）到+90°（北天极）。赤纬接近0°的天体位于天赤道附近，而赤纬接近+90°的天体则位于北天极附近。

赤经是什么？

赤经是经度的天球等价物。它沿天赤道从春分点到天体的子午线，以小时、分钟和秒测量。完整一圈相当于24小时，即360°。这个小时单位提醒我们天空每小时旋转15°，便于天体的定位和跟踪。

为什么赤经以小时测量？

赤经以小时测量是因为地球自转使天空以每小时15°的视速度经过。因此，1小时赤经相当于15°角。这一源自古代天文学的传统简化了天体位置和跟踪的计算，特别是对于电动赤道仪望远镜。

赤道坐标和水平坐标有什么区别？

水平坐标（方位角和高度）依赖于观测地点和时间：它们在整个夜晚会发生变化。而赤道坐标（赤纬和赤经）则固定在天球上，独立于观测者。因此，它们可以在世界任何地方、任何时代对天体进行编目和查找。

春分点是什么？

春分点（伽马点）是天赤道与黄道的交点，即太阳在春分时从南半球进入北半球的点。它作为赤经的起点，从该点向东测量。由于岁差，春分点在天球上缓慢移动。

如何使用这些坐标来指向望远镜？

要将望远镜对准赤道仪，只需在将赤道仪对准天极后，设置所需天体的赤经和赤纬即可。星表和天文馆软件为数千个天体提供了这些坐标。一旦赤道仪校准完毕，跟踪就会通过补偿地球自转的电机自动进行。