2.2.1.1 天球及若干基本点和圈
天球是指以地球为中心，半径为任意长度的一个假想球体。将太阳、月球等天体的位置投影至天球上，仅以方位来表达天体的位置及天体之间的关系，此时各天体的运动都将呈现为以地球为中心的圆周运动。实际上，地球并不是宇宙的中心。但夜晚观察天体时，会觉得天穹好像是一个以观察者为中心的巨大半球，各天体在球面上运动。若假设观察者处于地球中心，天球则是对这种感观的自然描述。以图2.3所示，介绍天球的一些基本概念。
图2.3 天球的概念示意
天轴与天极:地球自转轴的延伸直线，称为天轴；天轴与天球的交点，称为天极，其中N为北天极，S为南天极。所有天体的周日视运动都是绕天轴和天极旋转的。
天球赤道面与天赤道:通过天球中心(地球质心)与天轴垂直的平面，称为天球赤道面，与天球相交的大圆，称为天赤道。天极和天赤道就好像是地球扩展后，地球两极和赤道在天球上的投影。
天顶与天顶距:通过天球中心与观测点的直线，与天球相交于两点，其中，在观察者头顶的交点，称为天顶，而和天顶正相对的另一个交点位于观测者脚下，称为天底。或者说，天顶是由天球中心指向观测点的直线与天球的交点，对于天体则是该天体在天球上的投影。天顶与天体在天球上的投影之间的角距离，称为观测点与该天体间的天顶距。如图2.3所示，P、X分别为地球上某观察点的天顶与某天体在天球上的投影，θ为两者间的天顶距。
天球子午面与子午圈:包含天轴并通过天球上任一点的平面，称为天球子午面；该平面与天球相交的大圆，称为天球子午圈。
上中天与下中天:若天体位于观测点所在天球子午面，当天体离天顶较近时，称为上中天；而当天体离天底较近时，称为下中天。需注意的是:上中天时天顶距不一定为0°，下中天时天顶距不一定为180°。(www.xing528.com)
时圈与时角:通过天轴的平面与天球相交的半个大圆，称为时圈。两个时圈之间的夹角，称为时角。如图2.3所示，NXS、NPS分别为天体X、观察点P对应的时圈，A为X对于P的时角。
黄道与春分点:地球绕太阳公转的运行轨道是椭圆。若以地球作为静止观测点，则观测到太阳是沿椭圆轨道相对运转的。这个椭圆轨道面与天球相交的大圆，称为黄道。黄道面与天球赤道面不相重合，其交角称为黄赤交角，等于23°17′。太阳的视位置在黄道上移动，由南向北穿过天赤道的交点，称为春分点，如图2.3中的γ。而由北向南穿过的交点，称为秋分点，如图2.3中的Ω。黄道最北面与最南面的点，分别称为夏至点和冬至点。
2.2.1.2 天球坐标系
天球坐标系又称为恒星坐标系，用以确定天体在天球上的位置。天球坐标系具有两个显著特点:一是天球坐标系只考虑方向，不考虑距离，这意味着天球可看作单位球，涉及的全部矢量可看作单位矢量；二是天球的几何形状是正球，用球面坐标表示天体位置时涉及的数学关系式相对简单。以图2.4所示，在海洋潮汐学中，通常以天球的赤道坐标系和黄道坐标系来表示天体X的位置。
图2.4 天球赤道坐标系与黄道坐标系
1.赤道坐标系
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