確定天體的位置及其變化，首先要研究天體投影在天球上的坐標(biāo)的表示方式、坐標(biāo)之間的關(guān)系和各種坐標(biāo)修正，這是球面天文學(xué)的內(nèi)容。天體的位置和運(yùn)動(dòng)的測(cè)定屬于方位天文學(xué)的內(nèi)容，是天體測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)。 天體測(cè)量依觀測(cè)所用的技術(shù)方法和發(fā)展順序，可以分為基本的、照相的、射電的和空間的四種。把已經(jīng)精確測(cè)定位置的天體作為天球上各個(gè)區(qū)域的標(biāo)記，選定坐標(biāo)軸的指向，就可以在天球上確定一個(gè)基本參考坐標(biāo)系，用它來研究天體（包括地球和人造天體）在空間的位置和運(yùn)動(dòng)。這種參考坐標(biāo)系，通常用基本星表或綜合星表來體現(xiàn)。 以天體作為參考坐標(biāo)，測(cè)定地面點(diǎn)在地球上的坐標(biāo)，是實(shí)用天文學(xué)的課題，用于大地測(cè)量、地面定位和導(dǎo)航。地球自轉(zhuǎn)的微小變化，都會(huì)使天球上和地球上的坐標(biāo)系的關(guān)系復(fù)雜化。為了提供所需的修正值，建立了時(shí)間服務(wù)和極移服務(wù)。地球自轉(zhuǎn)與地殼運(yùn)動(dòng)的研究又發(fā)展成為天文地球動(dòng)力學(xué)，它是天體測(cè)量學(xué)與地學(xué)各有關(guān)分支之間的邊緣學(xué)科。天體測(cè)量學(xué)的這些任務(wù)是相互聯(lián)系，相互促進(jìn)的。  天體測(cè)量學(xué)的起源可以追溯到人類文化的萌芽時(shí)代。遠(yuǎn)古時(shí)候 ，為了指示方向、確定時(shí)間和季節(jié)，先后創(chuàng)造出日晷和圭表。對(duì)茫茫星空的觀測(cè)，導(dǎo)致劃分星座和編制星表，進(jìn)而研究太陽(yáng)、月球和各大行星在天球上的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)的天體測(cè)量學(xué)既奠定了歷法的基礎(chǔ)，又確認(rèn)了地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)在天球上的反映，從而逐漸形成古代的宇宙觀。因此，早期天文學(xué)的主要內(nèi)容就是天體測(cè)量學(xué)。  根據(jù)浩瀚的天體測(cè)量資料，經(jīng)過精心研究得出的開普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律，為天體力學(xué)的建立創(chuàng)造了重要條件。天體力學(xué)與天體測(cè)量學(xué)一向是密切配合的，依靠觀測(cè)太陽(yáng)、月球、大行星和小行星的大量資料和天體力學(xué)的研究方法，總結(jié)出太陽(yáng)系天體（特別是地球和月球）的運(yùn)動(dòng)理論。它不但為太陽(yáng)系演化的研究提供素材，而且是測(cè)定天文時(shí)間與導(dǎo)航工作的重要依據(jù)。 如果我們想完全明白天體的運(yùn)行，以及在任何時(shí)候觀測(cè)星星的位置的話，這些專門名詞的意義都是很重要的。對(duì)于一位只想大致知道天界現(xiàn)象的讀者，這一章并不是必要的。但我一定要請(qǐng)那想更深一點(diǎn)了解天象的人來一同作更深的研究，研究我們?cè)诘诙吕锼鑼戇^的天球。我們現(xiàn)在回到圖１上去，便可看出我們正在研究的兩個(gè)球之間的關(guān)系。一個(gè)是真實(shí)的地球，我們住在它上面，它每天帶著我們不停地旋轉(zhuǎn)。另一個(gè)是天上看來仿佛存在的天球，它在極其遼遠(yuǎn)的距離之外從各方向圍繞地球，它雖然不是實(shí)在的，我們卻一定要想象著它，為的是知道到什么地方去尋找天體。要注意我們是在天球的中心，因此天球上的東西都好像是在球的內(nèi)部表面上，而我們是在地球的外部表面上。這兩球上的許多圈點(diǎn)都有類似的關(guān)系。我們已經(jīng)說過地球的轉(zhuǎn)軸指出我們的南北極，又從兩個(gè)方向直橫過長(zhǎng)空，指出天球上的南北極來。我們知道地球的赤道環(huán)繞地球，離兩極同樣遠(yuǎn)。同樣的，在天球上也有一條赤道環(huán)繞天球，與兩天極各成９０度。假使能把它畫在天上，那我們就日夜都能看見它永遠(yuǎn)在不變的位置上。我們可以準(zhǔn)確地想象出它的形狀來。它在正東正西兩點(diǎn)上與地平線相交，實(shí)際上也便是當(dāng)春分、秋分（３月、９月）時(shí)，太陽(yáng)在地平線上的１２小時(shí)內(nèi)，由周日運(yùn)動(dòng)在天上移動(dòng)的那一條路線。在美國(guó)北部諸州看來，它正好橫過天頂與南方地平線之間的正中間，越往南來，它也越近天頂——在中國(guó)的大部分地區(qū)看來，也是如此。 正像我們有平行于赤道而環(huán)繞地球赤道南北的緯度圈一樣，天球上也有與天球赤道平行以兩天極為中心的圈子。正像地球上的緯度圈越接近兩極越小一樣，天球上的緯度圈也越接近天極越小。 我們知道地上的經(jīng)度是根據(jù)通過該地的從北極到南極的子午圈而定的。這子午圈與格林威治子午圈所成的角度便是當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度。 在天球上，我們也有同樣的東西。也想象出一些線介于北天極到南天極之間在各方向散開，但都與天球赤道成直角正交，如圖３所示。這便叫做“時(shí)圈”（ｈｏｕｒ ｃｉｒｃｌｅｓ）。其中之一叫做“二分圈”（ｅｑｕｉｎｏｃｔｉａｌ ｃｏｌｕｒｅ），圖中也標(biāo)示著。這條線正好通過春分點(diǎn)（這一點(diǎn)我們下一章就要講到）。它在天上的作用與格林威治子午圈在地上的作用相同。 天球上一顆星的位置與地球上一座城的位置是用同樣的方法來定的：由它的經(jīng)緯度來表示。可是用的名詞卻不大一樣。天文學(xué)中，等于地上經(jīng)度的叫做“赤經(jīng)”（ｒｉｇｈｔ ａｓｃｅｎｓｉｏｎ）等于地上緯度的叫做“赤緯”（ｄｅｃｌｉｎａｔｉｏｎ）。于是我們便有了下面這些定義，我要請(qǐng)讀者把它們好好的記下來。 一顆星的赤緯便是它距離天球赤道在南北方向上的視距。圖３中的星正在赤緯北２５度。 一顆星的赤經(jīng)便是經(jīng)過這顆星的時(shí)圈與經(jīng)過春分點(diǎn)的二分圈所成的角度。圖３中的星正在赤經(jīng)３時(shí)上。 在天文學(xué)中，一顆星的赤經(jīng)是用時(shí)分秒來表示的，正如圖３中所示。可是它也可以用度數(shù)來表示，正像我們說地上的經(jīng)度一樣。用時(shí)表示的赤經(jīng)化成度數(shù)只須乘以１５便可得。這是因?yàn)榈厍蛟诿啃r(shí)中旋轉(zhuǎn)１５度角。從圖３中還可看出，緯度的相差體現(xiàn)在直線距離上，全地球上都一樣長(zhǎng)短，而經(jīng)度相差卻不然了，它的直線距離從赤道到兩極越來越小。在地球赤道上，一經(jīng)度的相差約相距１１１．８千米，可是在南北緯４５度上，它只有６７．６千米了。在南北緯６０度上它已不到５６千米。在兩極它便等于零了，因?yàn)樵谀莾焊髯游缛Χ枷嘤鲇谝稽c(diǎn)了。 我們還可看到地球自轉(zhuǎn)的線速度也依這一規(guī)律而減小。在赤道上經(jīng)度相差為１５度則直線距離約為１ ６００千米，地球旋轉(zhuǎn)線速度約為每秒鐘４６０米。但在南北緯４５度上，線速度已減小到每秒３００米多一點(diǎn)了。在南北緯６０度上已只等于赤道的一半；到了兩極上則減小為零了。 應(yīng)用這種經(jīng)緯到天上去，唯一的困難只是地球的自轉(zhuǎn)。只要我們不旅行，我們便永在地球的某一經(jīng)度上不動(dòng)?？墒且?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)，天上任何一點(diǎn)的赤經(jīng)（在我們看來是固定的）卻不斷的移動(dòng)了。天球子午圈與時(shí)圈的差別僅僅在于前者隨著地球旋轉(zhuǎn)而后者卻固定在天球上不動(dòng)。 幾乎在地球與天球的每一點(diǎn)上都有一種嚴(yán)格的相似。地球在它的軸上從西往東旋轉(zhuǎn)，天球便好像從東往西旋轉(zhuǎn)。如果我們想象地球正在天球中央，有一根公共轉(zhuǎn)軸穿過它們（如圖３所示），我們就可以對(duì)它們的關(guān)系得到一個(gè)明晰的概念了。 假如太陽(yáng)也像星辰一樣幾乎年年歲歲都固定在天球上不動(dòng)，那么要找一顆我們已知赤經(jīng)和赤緯的星星肯定會(huì)比較容易一些。因?yàn)榈厍蛴忻磕暌淮蔚沫h(huán)繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，所以在每晚相同時(shí)刻，天球上的太陽(yáng)視位置便永不相同。 |
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