天球

✍ dations ◷ 2025-06-07 17:40:43 #天球
天球(英语:Celestial sphere),是在天文学和导航上想出的一个与地球同圆心,并有相同的自转轴,半径无限大的球。天空中所有的物体都可以当成投影在天球上的物件。地球的赤道和地理极点投射到天球上,就是天球赤道和天极。天球是位置天文学上很实用的工具。在亚里斯多德和托勒密的模型,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)。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。因为地球是自西向东旋转,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。随着地球绕着轴心以23小时56分的周期由西向东自转,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。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。

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