2.3 天球上基本的点和圆

确定天体在天球上的坐标，还必须首先认识天球上的基本点和圈。

2.3.1 天顶和天底

通过天球中心O（观测者的眼睛）作铅垂线（即观测者的重力方向）延长线与天球相交两点Z和Z′，如图2.10所示。Z正好位于观测者的头顶上，好像天球的最高点，故称为天顶。

与Z相对的另一交点Z′，必然位于观测者的脚下，所以Z′称为天底。因此，观测者是始终见不到天底的。

2.3.2 真地平圈

通过天球中心O作与直线ZOZ′相垂直的平面。显然，它与天球的交线是一个大圆，称为真地平圈，如图2.10所示。

与真地平圈垂直的大圆称为地平经圈，也称垂直圈；与真地平圈平行的小圆称为地平纬圈，也称等高圈。

图2.10 天球上的基本点和基本圈

2.3.3 天极和天赤道

如图2.10所示，通过天球的中心O（即球心）作一条与地球自转轴平行的直线POP′，这条直线为天轴。天轴与天球相交两点P和P′，称为天极。P与地球上的北极相对应，称为北天极；P′与地球上的南极相对应，称为南天极。

通过天球中心O作一个与天轴垂直的平面QQ′，称为天赤道面。显然，它与天球的交线也是一个大圆，称为天赤道，它实际上是地球赤道面的延伸。

与天赤道垂直的大圆称为赤经圈，也称时圈；与天赤道平行的小圆称为赤纬圈。

2.3.4 天子午圈、四方点和天卯酉圈

在天球上通过天顶Z、北天极P和天底Z′作一个平面，其与天球的交线也是一个大圆，称为天子午圈ZPZ′，南天极P′也在天子午圈上，如图2.10所示。

天子午圈与真地平圈相交于点S和N。靠近北天极P的点N称为北点，与南天极P′较近的点S称为南点。实际上，ON正是观测者所在的正北方向，而OS即为正南方向。天赤道QQ′与真地平圈相交于点E和W，分别称为东点和西点。同样，OE、OW也正是观测者所在地的正东和正西方向。E、N、W、S合称为四方点。

通过天顶Z、东点E和西点W作一平面与天球的交线也是一个大圆，称为天卯酉圈。天底Z′也在该大圆上。

真地平圈、天子午圈和天卯酉圈是三个两两互相垂直的大圆。

必须指出的是，天球的周日旋转对于观测者所在地的天顶Z和真地平圈没有影响，即天顶和真地平圈不随天球作周日视运动，天子午圈、四方点和天卯酉圈也不随天球作周日视运动（地球自转是由西向东转动，所以在地面上观察恒星、太阳和月亮等天体是东升西没，这种运动称为天体的周日视运动）。因此，各地都有自己的真地平圈、天子午圈、四方点、天卯酉面，即天顶、真地平圈、天子午圈、四方点、天卯酉面具有“地方性”。

2.3.5 黄道和黄极

通过天球中心O作一平面与地球公转轨道面平行，这一平面称为黄道面。黄道面与天球的交线是一个大圆，称为黄道，如图2.11所示。

图2.11 黄道、黄极与分点、至点

与黄道垂直的大圆称为黄经圈；与黄道平行的小圆称为黄纬圈。

通过天球中心O作一垂直于黄道面的直线KOK′，与天球交于K、K′两点，K与北天极P靠近，称为北黄极；K′与南天极P′靠近，称为南黄极。

黄道与赤道斜交，其交角称为黄赤交角，用ε表示。黄赤交角是个变值，平均值等于23.5°。

地球绕太阳公转，地球上观测者看到的是太阳在一年内沿着黄道自西向东（从北黄极K看逆时针方向）旋转一周，称太阳的这一运动为周年视运动。太阳周年视运动轨迹在天球上投影也可用来定义黄道。太阳沿着黄道周年视运动，由赤道以南穿过赤道所经过的黄道与赤道的交点叫作春分点，用符号♈表示；而由赤道以北穿过黄道与赤道的交点叫作秋分点，用符号♎表示；黄道上和春分点♈相距90°并在赤道以北的点称为夏至点，用符号♋表示；在赤道以南的点称为冬至点，用符号♌表示。通过天极和二分点的大圆称为二分圆，通过天极和二至点的大圆称为二至圆。

由于天球周日旋转，黄极K绕天极P也作周日视运动，天球周日旋转使得黄道面在天球上也不断地摆动。二分点♈、♎和二至点♋、♌像天体一样在天球上作周日视运动。分点的周日平行圈是天赤道，至点的周日平行圈距天赤道23.5°。