黄道坐标系
定义
编辑黄道是由地球上观察太阳一年中在天球上的视运动所通过的路径,若以地球“不动”作参照的话就是太阳绕地球公转的轨道平面(黄道面)在天球上的投影。
黄道与天赤道相交于两点:春分点与秋分点(这两点称二分点);而黄道对应的两个几何极是北黄极(在天龙座)、与南黄极 (在剑鱼座)。
在黄道上与黄道平行的小圆称黄纬,符号β,由黄道面向北黄极方向为正值(0°至90°),向南黄极方向则为负值。垂直黄道的经度称黄经,符号为λ,由春分点起由西向东量度(0°至360°)。像赤道坐标系中的赤经一样,以春分点做为黄经的起点。
因为地轴有进动现象,此坐标系的两个黄极亦会因岁差影响而使坐标数值逐渐移动,计算时必须说明坐标系参照的历元。现常采用的是J2000.0历元(之前的出版物多以B1950.0历元),在天文年历这类精度较高的刊物中,则参考当天或当月之瞬时分点计算。
此坐标系特别适合标示太阳系内天体的位置,大多数行星(水星和冥王星除外)与许多小行星轨道平面与黄道的倾角都很小,故其黄纬值(β)都不大。
与天球坐标系统的互换
编辑下面公式参考哈里斯·贾森在K星表附录中的使用在Linux和KDE的桌面天文馆。[1]
黄道坐标转换为赤道坐标
编辑赤经α和赤纬δ可以下面的公式得到:
因为正弦和馀弦的解非唯一,故必须三个公式都能满足的解才是正确。
赤道坐标转换为黄道坐标
编辑- sinβ=cosεsinδ-sinαcosδsinε
- cosλcosβ=cosαcosδ
- sinλcosβ=sinεsinδ+sinαcosδcosε
注意:有些人试图简化前面两个等式,但因正弦、馀弦的解不是唯一的,这样做并非明智做法,因为当计算反三角函数时,所对应的角度会受限制,此时就需要第三个公式来协助判断与选择。例如在第二个公式的赤经值α,可以经由消除cosδ使等式左边只剩下tanα,或是放弃第三个等式,只利用第二式cosα=cosλcosβ/cosδ。在一些直接的运算下,他可能会将你引入歧途,例如当cos-1,角度通常在0°和180°之间,但赤经α范围是360°,sin-1和tan-1的范围也是180°,所有这些函数在它们的极限值附近的误差都会明显增大。
实际上计算靠近黄道的天体坐标,可以正确的判断赤经α的象限,因为它会与黄经λ在同一象限中(但必须排除靠近极点的)。但一般应用程式不易编排,这必须要用人工来处理。
演算法
编辑若以利用电子计算器计算时,最好利用直角坐标转换与极坐标系互换(R←→P)功能(多数科学用计算机皆有这功能),这样能避免上述问题,且能额外的提供一份明确的清单供查核。
那么从黄道坐标转为赤道坐标的运算可以转换为下面的形式:
- 将上面三个公式在等号右边的项目做转换
- 运用R→P转换将cosαcosδ成为X的数值,sinαcosδ成Y值
- 答案中角度的部份是方位角,范围由0°至360°(或-180°至+180°),稍后可除以15转为“时”。
- 再以R→P转换将最后答案中的径度量转换成X的数值,并将sinδ转换成第一个公式中的Y值。
- 答案中角度的部份是高度,范围在-90°至+90°之间。
- 验证:径度量的数值必须正好是1,如果不是1你的计算一定是错了!
同样的可以将赤道坐标转为黄道坐标。
参考
编辑对于天文学历表和航海年历的补充说明