天球坐標(biāo)系：把整個(gè)天空假想為一個(gè)巨大的天球，為了確定天球上某一點(diǎn)的位置﹐必須引入天球坐標(biāo)系。在天文學(xué)上，表示天體位置的坐標(biāo)系統(tǒng)有赤道坐標(biāo)系，側(cè)重于描述太陽系天體位置的黃道坐標(biāo)系、側(cè)重描述銀河系天體位置的銀道坐標(biāo)系、描述某時(shí)刻天體相對(duì)于地面位置的地平坐標(biāo)系等等。

　　天球赤道坐標(biāo)系：天文學(xué)上用赤經(jīng)和赤緯這一對(duì)數(shù)值表示天體在星空中的位置，這個(gè)坐標(biāo)系即為天球坐標(biāo)系。在各種天球坐標(biāo)系中赤道坐標(biāo)系是最常用的，也是與我們關(guān)系最密切的。

　　我們知道，在地球上表示一個(gè)地點(diǎn)要用到經(jīng)度和緯度這一對(duì)數(shù)值，這對(duì)數(shù)值叫坐標(biāo)，地球上任何一個(gè)地點(diǎn)的坐標(biāo)都是唯一的，絕不會(huì)重復(fù)。只要具備小學(xué)地理課常識(shí)就知道，地球坐標(biāo)系是以地球赤道為基圈，地軸的南北兩端為兩極，以通過英國格林尼治天文臺(tái)的連接南北兩極的子午線（也就是南北線）為0度經(jīng)線構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng)。同理，天文學(xué)上用赤經(jīng)和赤緯這一對(duì)數(shù)值表示天體在星空中的位置，這個(gè)坐標(biāo)系把整個(gè)天空假想為一個(gè)巨大的天球，地球處于這個(gè)球的中心，天球上密密麻麻地布滿了星星，還有太陽、行星等天體也運(yùn)行其中。由于地球本身的遮擋，我們只能看到天球的一半，而另一半總是在地平線以下。天球的南北兩極就是地球自轉(zhuǎn)軸的無限延伸，一直延伸到與天球相交，這兩個(gè)交點(diǎn)分別叫南、北赤極，也可以叫南、北天極（北天極大致就是現(xiàn)在北極星的位置）。把地球的赤道向外無限膨脹，一直與天球接觸，形成一個(gè)大圓圈，叫天赤道（在不會(huì)引起與地球赤道混淆的場(chǎng)合也簡(jiǎn)稱為赤道），這就是天球赤道坐標(biāo)系的緯度基圈。天赤道以北赤緯為正值，天赤道以南赤緯為負(fù)值，這樣天球坐標(biāo)系的緯度系統(tǒng)就構(gòu)成了。

　　天球的經(jīng)度系統(tǒng)是以黃道從天赤道以南向北的交叉點(diǎn)（赤緯從負(fù)到正，也叫升交點(diǎn)）為0度，從北天極看過去逆時(shí)針度量360度，不過天文學(xué)上更習(xí)慣用時(shí)、分、秒的方式描述天體的經(jīng)線數(shù)值，即每15度為1小時(shí)，每小時(shí)為60分，整個(gè)圓周正好24小時(shí)。赤經(jīng)0度這個(gè)黃道與赤道的交點(diǎn)有一個(gè)專門的名稱——春分點(diǎn)。這樣，任何一個(gè)在天球上的天體σ的位置就可以用赤經(jīng)α、赤緯δ這一對(duì)數(shù)值來表示了。

　　現(xiàn)在你已經(jīng)大致了解了天文學(xué)上最常用的一種表示天體位置的方法，這也是進(jìn)入天文學(xué)大門的第一把鑰匙，懂得這個(gè)坐標(biāo)非常有用，至少你就能看懂普通的星圖了。

　　有了這個(gè)赤道坐標(biāo)系，天上所有星星的位置就都有了唯一的赤經(jīng)和赤緯，通過天體的赤經(jīng)值，可以很方便計(jì)算出這個(gè)天體什么時(shí)候通過該地區(qū)的南北線。在天文學(xué)上，當(dāng)?shù)厣峡者B接南北兩個(gè)天極的這條正南正北線叫子午圈。也可以通過測(cè)量天體通過當(dāng)?shù)刈游缛Φ臅r(shí)刻（這在天文學(xué)上稱為中天）來核對(duì)當(dāng)?shù)貢r(shí)間。有了天體的赤緯值，也可以很方便的計(jì)算它在天空中的高度，或者通過它計(jì)算當(dāng)?shù)氐乩砭暥?。航海者使用的六分儀就是通過測(cè)量天體位置來計(jì)算地理位置的儀器。中國是世界上最早使用赤道坐標(biāo)系描述天體位置的國家之一，當(dāng)然，古代的方位系統(tǒng)不可能與現(xiàn)代坐標(biāo)系完全一致，但基本思路是一致的

　　有了天體的坐標(biāo)，可以計(jì)算出任意時(shí)刻這個(gè)天體在地面觀測(cè)者看來的位置，也就是它的地平高度（天體所在位置與地平線之間的相對(duì)于觀測(cè)者眼睛的夾角）和方位角（天體所在地平經(jīng)線與子午線的夾角），由于任意時(shí)刻位置計(jì)算需要很多時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和球面三角學(xué)的知識(shí)，比較復(fù)雜，這里不再介紹。下面我們就可以通過一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子看看如何運(yùn)用恒星的赤緯值來計(jì)算它的地平高度。

　　地平坐標(biāo)：以地面上觀測(cè)者為中心，以該點(diǎn)的地平圈為基本平面的天球坐標(biāo)系

　　地平坐標(biāo)系中的基本圈是地平圈，基本點(diǎn)是天頂和天底，天頂就是從中心做基本平面的垂線與天球的交點(diǎn)。就是我們仰頭看到的天穹的中心，最高點(diǎn)。天頂?shù)牡仄礁叨冉鞘?0°。方位角以南點(diǎn)為0°，西點(diǎn)為90°，北點(diǎn)為180°，東點(diǎn)為270°。地平高度角就是天體目標(biāo)與觀測(cè)者連線與地平面所成的小于90°的角。地平坐標(biāo)系用方位角和地平高度角來表示天體的位置。對(duì)于地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周日視運(yùn)動(dòng)與周年視運(yùn)動(dòng)，恒星的方位角和地平高度不斷變化

　　天體都按照一定的軌道在天空旋轉(zhuǎn)（周日視運(yùn)動(dòng)），從東方升起從西方落下，當(dāng)升到最高時(shí)，也就到了正南方，這時(shí)我們稱天體上中天，簡(jiǎn)稱中天。

　　我們前面說了，天極是地軸的延伸，我們可以設(shè)想一下，如果我們站在地球的北極點(diǎn)上，那么頭頂中央應(yīng)該是北極星，此時(shí)北極星的高度是+90度，我們所在的緯度也是90度，所有的星星都是在四周水平旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)落到地平線以下。當(dāng)我們沿經(jīng)線向南走，北極星就會(huì)越來越底，星空出現(xiàn)東升西落的現(xiàn)象。當(dāng)我們到達(dá)赤道的時(shí)候，北極星已經(jīng)在正北的地平線上了，此時(shí)北極星的高度是0度，地理緯度也是0度。如果我們?cè)傧蚰献?，北極星就會(huì)落到地平線以下看不到了，而南天極附近的星空會(huì)在南部天空升起，可見天極的高度正好等于地理緯度?，F(xiàn)在我們假設(shè)有一個(gè)天體σ正好在中天位置（正南方向），也就是在當(dāng)?shù)刈游缛ι?，此時(shí)它的地平高度最高，也最容易計(jì)算。為了表示赤道坐標(biāo)與地平坐標(biāo)的關(guān)系，我畫了一張比較直觀的圖。

　　圖中這個(gè)圓形就是天球，O是觀測(cè)者的眼睛，SN是地平南北線，Z和Z‘分別是天頂和天底，P和P’分別是北、南天極，而與天軸PP‘垂直的平面X就是天赤道面。φ是北天極的地平高度，也就是當(dāng)?shù)氐乩砭暥?，而δ是天體相對(duì)與天赤道的張角，就是赤緯?，F(xiàn)在我們要計(jì)算天體σ的地平高度h，從圖中可以看出，經(jīng)過很簡(jiǎn)單的推導(dǎo)，我們就可以得出：h=90-φ+δ。比如計(jì)算北京地區(qū)織女星中天的高度，織女星的赤緯是+38度，北京的地理緯度是+40度，于是我們有h=90-40+38=88度，也就是說當(dāng)織女星中天的時(shí)刻，它位于我們的正南方88度高的位置，幾乎就在頭頂了。

黃道坐標(biāo)系

·黃道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)

　　黃道坐標(biāo)系是同黃道相聯(lián)系的，黃道的兩個(gè)極點(diǎn)為黃北極和黃南極，黃道的輔圈為黃經(jīng)圈，是一切連接黃北極、黃南極而垂直于黃道的大圓，其中通過二至點(diǎn)的為二至圈，通過二分點(diǎn)的為無名圈。黃道、無名圈、二至圈兩兩相互垂直把整個(gè)天球等分成八個(gè)內(nèi)角和邊都是90°的球面三角形。

·黃道坐標(biāo)系的三要素

　　三圈：基圈—黃道；始圈—過春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈；終圈—天體所在的黃經(jīng)圈。

 　　四點(diǎn)：極點(diǎn)—黃北極（K）、黃南極（K'）；原點(diǎn)—春分點(diǎn)；介點(diǎn)—天體所在的黃經(jīng)圈同黃道的交點(diǎn)。

　　二角：緯度—黃緯（β）：天體相對(duì)于黃道的方向和角距離，以黃道為起點(diǎn)向北、向南兩個(gè)方向度量，從0°～±90°，黃道以北為+、黃道以南為-；經(jīng)度—黃經(jīng)（λ）：是天體所在的黃經(jīng)圈相對(duì)于春分點(diǎn)的方向和角距離，是以春分點(diǎn)為起點(diǎn)，在黃道上按逆時(shí)針方向度量的，從0?～360?。

·用途

　　用于測(cè)定太陽、月球及行星的位置及視運(yùn)動(dòng)。

銀道坐標(biāo)系

　　銀道座標(biāo)系是以太陽為中心，并且以銀河系明顯排列群星的平面為基準(zhǔn)的天球座標(biāo)系統(tǒng)，它的“赤道”是銀河平面。相似于地理座標(biāo)，銀道座標(biāo)系的位置也有經(jīng)度和緯度。

　　許多的星系，包括我們太陽和地球所在的銀河系皆為盤狀結(jié)構(gòu)：我們能看到的多數(shù)銀河系物質(zhì)（除了暗物質(zhì)）都緊挨著這個(gè)銀道面。銀河系本身也像地球一樣有著自轉(zhuǎn)軸，銀道座標(biāo)系利用本身特性來定義座標(biāo)系統(tǒng)，也就是以太陽相對(duì)于銀心（銀河系中心）轉(zhuǎn)動(dòng)來決定銀河系自轉(zhuǎn)。

　　在任何天球座標(biāo)系都需要定義赤道和極點(diǎn)。銀道座標(biāo)系也一樣，需要一條垂直于赤道的子午線作為銀經(jīng)的起點(diǎn)。經(jīng)由國際會(huì)議決定銀道坐標(biāo)系的銀緯和銀經(jīng)分別以b和l標(biāo)示，銀極的銀緯（b）是90°（b=+90°或b=-90°）。銀緯～0°的天體，就位在銀河系的盤面（亦即銀道面）上，也就是在銀河座標(biāo)的赤道附近。

　　如此一來，銀道座標(biāo)系是在銀道面及其自轉(zhuǎn)的體系下劃定天體位置，所以當(dāng)這些天體隨著銀河系一起自轉(zhuǎn)時(shí)，其座標(biāo)位置是固定的，然而一旦這些天體不隨著銀河系自轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)造成相對(duì)位置的改變，其銀道座標(biāo)值也將隨之改變。在銀河系內(nèi)的天體位置（具體說就是銀道座標(biāo)）會(huì)保持著相對(duì)穩(wěn)定，但是對(duì)系外天體而言，因?yàn)椴⑽措S著銀河系一起自轉(zhuǎn)的關(guān)系，便會(huì)在銀道座標(biāo)系上產(chǎn)生顯著的位置改變。例如考慮一個(gè)位置在銀道面，并在自轉(zhuǎn)軸后方的星系，也就是位置在銀經(jīng)l=180°。經(jīng)過1億1千萬年，這個(gè)星系的位置將因銀河系自轉(zhuǎn)而變成銀經(jīng)l=0°（銀緯不變）。因銀道座標(biāo)系是以銀河系決定的座標(biāo)系，在系外天體都會(huì)以銀河系的自轉(zhuǎn)周期，約2億2千萬年環(huán)繞銀河系一周（不考慮星系自身運(yùn)動(dòng)）。