質心與地心天體參考系統

質心與地心天體參考系統（barycentric celestial reference system，縮寫為BCRS）是天體測量學中用來指定天體位置與運動的座標系統。做為整個太陽系質心，也就是它的重心座標中心。它由國際天文學聯合會（IAU）於2000年創建，成為位於地球重力附近物體的全球標準參考系統：行星、衛星、和其它的太陽系天體、恆星和其它在銀河系中的天體，以及銀河系外的天體。

地心天體參考系統（geocentric celestial reference system，縮寫為GCRS），同樣是由國際天文學聯合會於2000年創立，是一種類似的標準座標系統，用來指定近地天體（如衛星）的位置與運動。 其座標中心即為地球的質心。

這些系統透過建立測量與方法標準，並提供一致的作業框架，使科學家與工程師更容易彙整、分享、比較及轉換全球的精確測量數據。BCRS的重點在於天文學：探索太陽系與宇宙。BCRS是目前用於表示天文參考中位置資料的系統，例如依巴谷星表。

GCRS的重點較偏向地球衛星的導航及其支持的地球物理應用。全球定位系統（GPS）的正常運作直接依賴於GCRS所支援的衛星測量精度。

 目的與實作 
BCRS的設計目的是支援天文測量中極高精度的位置與運動測量。達成此精確度的關鍵因素之一，在於如何確定和測量廣義相對論效應。這兩個系統都納入標準，使得全球天文測量結果的時空座標能夠保持一致且易於比較。它們提供了一個度量張量]，以建立一致的參考系]來進行觀測。張量部分透過標準化重力參考點來達成一致性。

地心說系統較為簡單，體積較小，且涉及少數大型天體：該座標系將其中心定義為地球本身的質心。質心系統可以大致理解為以太陽為中心，但太陽系則更為複雜。即使是較小的行星也會對太陽施加引力，使其在繞行時位置略微移動。這些偏移相較於天文測量所需的測量精度非常大。因此，BCRS將其座標中心定義為整個太陽系的質心，即其重心。這個穩定的重力點有助於減少太陽系內任何觀測參考系的相對論效應。

 與其它標準的關係 

 國際天球參考系 
BCRS座標系統的朝向與「國際天球參考系」（ICRS）的方向一致。兩者都以太陽系的質心為中心，且都「指向」同一方向。也就是說，它們的軸線與國際天球參考架（ICRF，International Celestial Reference Frame）對齊，該標準於1998年被國際天文學聯合會採用為標準。ICRF的動機是透過確定其相對天球，即深空背景的方向，來定義空間中的「方向」意義。不在意的說，它並不相對於恆星和星系移動；它不會旋轉。

實際上無法完全確定固定的方向，但我們可以讓我們自己測量的更接近。物體越遠，其方向相對於我們的移動感就越小（視差效應）。因此，ICRF利用非常遙遠、遠離銀河系的天體來建立其方向參考點。所選天體也會發射無線電波長度，這些波長比其它波長更容易被前方的天體氣體遮蔽。ICRF採用212個天體的座標，主要是類星體，並固定其相對於它們的方位來定義。

 依巴谷天體參考系 
依巴谷天體參考系（HCRF，Hipparcos Celestial Reference Frame）與ICRF相似，但更早，曾與1989年至1993年間運作的「依巴谷衛星」合作使用。該衛星進行了大量恆星視差測量，精度超越當時其它任何數據，產生了至今仍廣泛使用的恆星目錄。但尚未完成如此廣泛的測繪，基於後續測量能力的改進。因此，在光學波長下，ICRS和BCRS也可用HCRF來指定。這就是BCRS與依巴谷星表的關係。

 座標轉換 
BCRS與GCRS的設計也使得彼此與其它參考系統之間的座標轉換，儘管過程絕非簡單，成為可能。目前有兩個IAU認可的軟體庫，用於在BCRS及其它參考系統間操作與轉換：（SOFA，Standards of Fundamental Astronomy）系統與（NOVAS，Naval Observatory Vector Astrometry Subroutines）。

BCRS/ICRS軸的方向也在地球平均赤道與春分點的0.02 角秒內對齊，適用於J2000.0曆元的第五基本星表（FK5）。

 相關條目 
 質心座標時
 地心座標時
 地心慣性
 蓋亞天球參考系
 大地座標系

 參考文獻 

 延伸閱讀 


 外部連結 
 Standards of Fundamental Astronomy (SOFA) 
 Naval Observatory Vector Astrometry Software (NOVAS) 
 SuperNOVAS  is a maintained fork of the NOVAS library (above) for C/C++, providing bug fixes, improvements, new features, and online documentation.

Category:天球坐標系統
Category:天體測量學