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天球

天球被天球赤道平分。图中还可见地球的赤道、天北极和天南极
地球在一个半径相对细小,以地球为基础的天球中旋转的动画。图中还可见黄道(红)和天球坐标系统上的赤经赤纬(绿)

天球(英语:Celestial sphere),是在天文学导航上想出的一个与地球同圆心,并有相同的自转轴半径无限大天空中所有的物体都可以当成投影在天球上的物件。地球的赤道地理极点投射到天球上,就是天球赤道天极。天球是位置天文学上很实用的工具。

亚里斯多德托勒密的模型,天球想像成实际的物体,而不仅仅是一个几何的投影(参见天球模型)。

视差效应

天球可以使用地心为中心,也可以使用地表为中心的体系。前者的作法是假设观察者位于地球的中心,因此不需要考虑视差的影响。后者的中心是观测者位于的地球表面,因此地平视差的影响是不能忽略的,特别是月球的位置。

天半球

天球被赤道的投影分为两个空间,分别为南天球和北天球。同样的,我们也可以在天球上找到北回归线、南回归线、天北极和天南极,可以量化天球上各种物体的方向,建构出各种的天球坐标系统

因为地球是自西旋转,所以我们就把天球看成是自东向西旋转。

太阳在天球上每天移动约1度,一年则移动一周(360度),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

恒星时

随着地球绕着轴心以23小时56分的周期由西自转,天球和所有的天体都以天球极点为中心,以相同的时间由东向西移转动,这就是周日运动。因此恒星会由东方升起,通过南北向的子午线过中天,然后在西方没入(除非这颗恒星是拱极星)。第二天晚上,天体在特定的时间会再东升,但是因为我们的钟表时间是24小时整,因此会提早4分钟升起;再过一晚早8分钟升起,也就是说每天都会提早4分钟。

这种与钟表时间明显的不一致是因为太阳不是固定在天球上的天体,每天会在天球上的黄道,一个大圆,向东移动约1°(这是太阳的周年运动,一年在天球上360°,或是完整的圆周)。如果以4分钟的时间对应于角度的1°(360° = 24小时),则需要额外的4分钟太阳才会回到上回的相对位置,例如中天的子午线,完成完整的一圈运动要24小时(这是忽略季节性变化的平均值,参见均时差

因此,一般的时钟显示的是太阳时天文学家研究恒星运动使用的是恒星时,等同于太阳时的23小时56分。

恒星球

天球也可以引用到天球的物理模型,就是所谓的恒星球,这种天球可以显示出在给定的时间和地点可以看见的星座。

相关条目

  • 浑仪 (Armillary sphere)
  • 天文环(Astronomical rings)
  • 天球地平(Celestial horizon)
  • 分至圈(Colure)
  • 保角几何(Conformal geometry)
  • 分点
  • 苍穹(Firmament)
  • 地心模型(Geocentric model)
  • 北极星
  • 逆行
  • 定位圈(Setting circles)
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  • 球状地球(Spherical Earth)
  • 黄道带(Zodiac)

外部链接


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