幾何/座標系

假設您是一位在美國的宇航員。您觀察到天空中發生了一件令人興奮的事件（比如超新星），並且希望告訴您在歐洲的同事。假設超新星出現在您的天頂。您無法告訴歐洲的宇航員去看他們的天頂，因為他們的天頂指向不同的方向。您可能會告訴他們看哪個星座。但是，這可能行不通，因為透過搜尋整個星座來尋找超新星可能太難了。最好的解決方案是使用座標系給他們一個確切的位置。

在地球上，您可以使用經度和緯度來指定位置。該系統透過測量位置與地球上兩個大圓（即赤道和本初子午線）之間的角度來工作。天空中的座標系以相同的方式工作。

赤道座標系是最常用的座標系。赤道系統根據地球自轉軸定義了兩個座標：**赤經**和**赤緯**。赤緯是天體在赤道以北或以南的角度。天球上的赤緯對應於地球上的緯度。天體的赤經由天球上一個稱為春分點的點的位置定義。天體距離春分點越遠，它的赤經就越大。

座標系是為了相對於給定參考點建立位置而設計的系統。座標系由一個或多個參考點、從這些參考點的測量方式（線性測量或角度測量）以及進行這些測量的方向（或軸）組成。在天文領域，各種座標系被用來精確地定義天體的位置。

經度和緯度用於定位地球表面的特定位置。緯線（水平線）和經線（垂直線）構成覆蓋地球的無形網格。緯線被稱為平行線。經線不是完全直的（它們從北極的精確點跑到南極的精確點），所以它們被稱為子午線。0 度緯線是地球的中間，被稱為赤道。0 度經度很棘手，因為地球實際上沒有垂直的中間。最終，人們同意將英國格林威治天文臺定為 0 度經度，因為它在科學發現和建立經緯度方面發揮了重要作用。0 度經度被稱為本初子午線。

經度和緯度以度為單位測量。一度大約為 69 英里。一度有 60 分（'）和 1 分有 60 秒（"）。這些微小的單位使得全球定位系統（GPS）更加精確。

有幾條主要的緯線：北極圈、南極圈、北迴歸線和南迴歸線。南極圈位於赤道以南 66.5 度，它標誌著溫帶地區與南極地區的界限。北極圈在北方是完全映象的。北迴歸線將熱帶地區與溫帶地區隔開。它位於赤道以北 23.5 度。它在南方的映象是南迴歸線。

水平座標系

將一顆恆星放置在夜空中最簡單的方法之一是基於高度和方位角的座標系，因此被稱為 Alt-Az 或水平座標系。該系統的參考圓是地平線和天球子午線，這兩個圓可以用天球圖最容易地繪製出來。

簡單來說，高度是從天體（例如恆星）的位置到地平線上最靠近它的點的角度。方位角是從地平線的最北端（也是它與天球子午線的交點）到地平線上最靠近天體點的角度。通常方位角從正北向東測量。因此，東方的方位角為 90°，南方的方位角為 180°，西方的方位角為 270°，北方的方位角為 360°（或 0°）。天體的方位角和高度會隨著地球自轉而變化。

赤道座標系

赤道座標系是另一個使用兩個角度在天空中定位天體的系統：赤經和赤緯。

黃道座標系

黃道座標系基於黃道面，即包含我們的太陽和地球繞太陽平均軌道執行的平面，它與地球赤道平面成 23°26' 的傾角。該平面與天球相交的大圓是黃道，黃道座標系中使用的座標之一，即黃緯，描述了天體距離該圓以北或以南的角度。在這個圓上，是春分點（也稱為白羊座第一點）；黃經被測量為天體相對於該點到黃道東方的角度。黃緯通常用 $\phi$ 表示，而黃經通常用 $\lambda$ 表示。

銀河座標系

作為銀河系的成員，我們從地球上可以清楚地看到銀河系。由於我們身處銀河系內部，因此我們不像觀察其他星系那樣，無法直接看到銀河系的旋臂、中心隆起等。相反，銀河系完全環繞著我們。我們看到銀河系是一條環繞著我們的天球的微弱星光的帶狀區域。銀河系的盤面形成了這條帶狀區域，隆起部分在帶狀區域內形成了一塊明亮的區域。從黑暗的鄉村地區，您可以很容易地看到銀河系的這條微弱的帶狀區域。

我們的星系定義了另一個有用的座標系——**銀河座標系**。該系統的工作原理與我們之前討論過的其他系統相同。它還使用兩個座標來指定天球上物體的位置。銀河座標系首先定義了銀緯，即物體與銀河赤道形成的角度。銀河赤道被選定穿過銀河系帶的中心。第二個座標是銀經，它是物體與銀河系“本初子午線”之間的角距離，該子午線穿過銀河系中心和銀河極點。銀河座標系對於描述物體相對於銀河系中心的位置非常有用。例如，如果一個物體具有較高的銀緯，您可能會預期它受到星際塵埃的遮擋較少。