引言：借助經(jīng)度和緯度，可以非常方便地確定我們的地理坐標。那么，無時無刻不在運動著的日月星辰，我們又該如何確定它們的坐標呢？

知識點 I ：天球

天球：以地心為球心，以任意長或無限遠為半徑所做的假想的球面，稱為天球。天球就好像一塊球面幕布，所有的天體都被認為是天球上的“投影”。球面坐標的度量單位都是角度，不存在米、公里這種長度單位，也不存在從球心到天體的距離。

大圓：球面上以球心為圓心，以球的半徑為半徑的圓，也就是球上最大的圓。

天頂和天底：做一條過球心的鉛垂線，與天球交于兩點，上方叫天頂Z，下方叫天底Z’。

北天極和南天極：地球自轉軸向兩端無限延伸，與天球的交點，北極延伸出去的交點叫北天極P,南極延伸出去的交點叫南天極P’。

地平圈：地平線投影在天球上的大圓。

四方點：北天極在地平圈上的投影點是北點N。北點順時針方向旋轉90°、180°、270°分別是東點E、南點S、西點W。

子午圈：過北點、南點和天頂?shù)拇髨A。地球上每個點都有自己的子午圈。

知識點II：地平坐標系

地平坐標系的第一坐標叫方位角，記作A，從南點開始，也就是從子午圈開始往東為0到-180°，向西為0到180°，或者是向西轉一圈為0到360°（地質學、航海、航空等領域中都是以北為起點，順時針一圈0到360°)。第二坐標叫地平高度角，記作h，是天體距離地平圈的仰角。

地平坐標系比較直觀的，平時目視觀星時經(jīng)常使用。但是，隨著地球的自轉，日月星辰東升西落，它們的方位角和高度角每時每刻都在發(fā)生變化，造成一定的麻煩。于是就有了另一套天球坐標體系，赤道坐標系。既然叫赤道坐標系，那就必須要先定義一下赤道。

知識點II ： 時角坐標系（第一赤道坐標系）

天赤道：地球赤道在天球上的投影

時角坐標系的坐標原點是天赤道與子午圈的交點。時角坐標的第一坐標叫做時角，記作t，從子午圈開始，沿著與天赤道平行的方向往西度量到天體所在的經(jīng)線，這條經(jīng)線是連接北天極、南天極和天體的一條大圓。時角用h、m、s來表示。第二坐標叫赤緯，記作δ，從赤道向北（或向南）度量到天體所在緯度。赤緯用°′″來表示，往北記作“+”，往南記作“-”。

時角坐標與時間相關，可以和天體周日視運動聯(lián)系起來。當時角為0時，就意味著這顆星到了正南方，也是它升得最高的時候，我們有時候俗稱就是到頭頂位置，專業(yè)名詞叫上中天。相應的，當時角為12h時就叫下中天。在地球自轉的過程中，天體的赤緯坐標保持不變，時角坐標持續(xù)變化，時間增加多少，時角的值就增加多少。

知識點III ： 赤道坐標系（第二赤道坐標系）

赤道坐標系的坐標原點是黃道與天赤道的升交點，即春分點。

黃道：太陽周年視運動的軌跡稱，或地球公轉軌道面與天球相交而成的大圓。

春分點：黃道與天赤道存在著23°26′的交角，太陽每年兩次穿越天赤道，其中太陽從南向北穿越天赤道的點（升交點）叫做春分點，用白羊宮的符號表示。

第一坐標叫赤經(jīng)，從春分點出發(fā)沿著與天赤道平行的緯線向東度量，使用的單位是h、m、s。第二坐標叫赤緯，從春分點出發(fā)往南北兩極度量，與時角坐標中的赤緯是一樣的。這樣表示的天體坐標是不隨地球自轉變化的，而且春分點位置在短時間內(nèi)是不會變化的，所以由此確定的坐標也是固定不變的，可用于星圖。

總結：

地平坐標系的X軸是地平圈，Y軸是子午圈，坐標原點是南點；時角坐標系的X軸是天赤道，Y軸是子午圈；赤道坐標系的坐標原點是春分點，X軸是天赤道，Y軸是春分點所在的赤經(jīng)線。

地平坐標系一般用于地平式望遠鏡，還有相機三腳架等，比較直觀，通過簡單目測就能知曉，但是不同地點不同時間，同一天體的地平坐標是不一樣的，即便在一個地方，隨著時間推移，地平坐標的兩個值時刻都在發(fā)生變化。

時角坐標系可用于望遠鏡，尤其是入門級的小望遠鏡，不同地點不同時間，同一天體的時角坐標也是不一樣的，在一個地方，隨著時間推移，天體東升西落，時角坐標中的時角時刻發(fā)生變化，時間過了多久，時角就增加多少，時角坐標中的赤緯則不變。

赤道坐標系用于星圖、星表，不隨時間、地點變化，是天文學家最常用的坐標系。