《天文学教程》上册：天球基本点与基本圈

平面与天球的交线都是圆。如果平面经过球心，则圆的直径最大（大圆）；如果平面不经过球心，则圆的直径较小（小圆）。球面上两点间的连线以大圆弧为最短，而小圆弧则较长。大圆弧的大小常以从球心到大圆弧两端点的两个半径所夹角度（圆心角）表示，也称为角距。球面上两个大圆弧之间的夹角（球面角）用两个大圆平面的二面角来度量。过球面上三点的三个大圆弧（“边”）围成球面三角形，三个边和三个内角都以角度表示，如图2-2所示。

图2-2　天球的基本点和基本圈

如同平面解析几何需要选取原点和坐标轴一样，可以根据方便和需要选取天球上的基本点（原点）和基本圈（大圆），约定坐标计量的方向和范围，建立天球坐标系，进而观测计量天体视方位，一般以两个角度为坐标来表示天体的方位。

1）天顶、天底和地平圈

取观测点为天球中心O，过O点作该地铅垂线（即重力方向）ZOZ′，交天球于Z和Z′（见图2-2），位于观测者头顶的最高点Z称为天顶，与Z相对的Z′称为天底（显然，观测者看不到脚下地球遮住的天底）。通过中心O作垂直于ZOZ′的平面，其交于天球的大圆称为（真）地平圈或数学地平。天顶与地平圈是等价的，只要一个确定了，另一个也就唯一地确定了。但应注意，地平圈与视地平线是两个不同的概念，视地平线是高于地表的人眼视线与周围地表（不很规则）的切线——投影到天球上也是“小圆”（其圆心偏离天球中心O）。

2）天极和天赤道(www.xing528.com)

通过上述天球中心作平行于地球自转轴的直线POP′，称为天轴，它交于天球的P和P′点，这两点对应于地球的北极和南极，P称为北天极，P′称为南天极。通过天球中心O作垂直于天轴的平面称为天赤道面，它交于天球的大圆QQ′称为天赤道。北天极与天赤道是等价的，只要一个确定了，另一个也就唯一地确定了。显然，天赤道面平行于地球赤道面。相对于遥远的恒星来说，地球半径甚至公转轨道半径都显得微小而可忽略，因而地球表面观测的星空就如同在地心观测一样，但转动仍存在，因而仍能观测到同样的天体视运动。

3）天子午圈和四方点

通过上述天球中心O、天顶Z、北天极P作一个平面，它与天球相交的大圆称为天子午圈。天底Z′和南天极P′都在子午圈上，而观测点的地球子午面与天球交于天子午圈。

天子午圈与地平圈相交于N点和S点，它们分别靠近北天极和南天极而称为北点和南点。ON和OS正是观测点的正北和正南方向。天赤道与地平圈相交于东点E和西点W，OE和OW分别为观测点的正东和正西方向。

4）天卯酉圈

通过天顶Z、东点E、西点W作一个平面，它与天球相交的大圆称为天卯酉圈。显然，天底也在天卯酉圈上。ZEZ′和ZWZ′又分别称为卯圈和酉圈。地平圈、天子午圈和天卯酉圈都是两两相互垂直的大圆。

应当指出，由于地面上不同地点的重力方向各不相同，各观测点所作天球的基本点和基本圈不同，或者说都有“地方性”。特别是不同观测点对较近天体的方位观测数据需要做相应的改正，归算到统一的地心或日心天球坐标。