**天球坐標系統**，是天文學上用來描繪天體在天球上位置的坐標系統。有許多不同的坐標系統都使用球面坐標投影在天球上，類似於使用在地球表面的地理坐標系統。這些坐標系統的不同處只在用來將天空分割成兩個相等半球的大圓，也就是基面的不同。例如，地理坐標系統的基面是地球的赤道。每個坐標系統的命名都是依據其所選擇的基面。

坐標系統
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| 坐標系統 | 基面 | 極 | 坐標 |
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| 地平（也稱為Alt/Az或Az/El） | 地平面 | 天頂/天底 | 高度（也稱為仰角） - 方位 - 子午圈 |
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| 赤道 | 天球赤道 | 天極 | 赤緯 - 赤經或時角 |
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| 黃道 | 黃道 | 黃極 | 黃緯 - 黃經 |
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| 銀河 | 銀河平面 | 銀極 | 銀經 - 銀緯 |
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| 超星系 | 超星系平面 |  |  |

### 地平坐標系統

条目：地平坐標系
在*地平*或高度方位系統，觀測者位於地球上，圍繞著自身的自轉軸每一恆星日（23h56m）相對於固定的恆星背景旋轉一周。在地平系統中，天體位置的定位主要用於計算出與沒的短暫時間，例如，太陽升起和沉沒時間的計算。過去它也用於導航，例如，確定行星位置的高度與方位，依據時間確定船隻正確的經度和緯度。許多望遠鏡也採用經緯儀的架台，然後依據時間、地理位置，利用電腦計算天體在地平上的位置（高度和方位）。

### 赤道坐標系統

条目：赤道坐標系統
*赤道*坐標系統以地球的中心為中心並且固定住環繞我們的天空，因此它看起來與地球固定在一起，而我們在地球的表面上繞著自身的軸旋轉。赤道坐標描述的天空，包括所見的太陽系，和現在所有的星圖幾乎全都用赤道坐標來繪製，而古代的東方天文學家早已使用這種坐標繪製星圖。

*赤道*系統是專業天文學家最常用的坐標系統，業餘天文學家也使用赤道系統的架台在夜晚追蹤天空的運動。天體被調整好的望遠鏡或其它種類的儀器找到之後，這些天體就會使用與赤道坐標匹配來標示它們的位置。

最常被選用的赤道系統是古老的1950分點或現代的2000分點，但也可以使用標示日期的赤道系統，意味著必須考量日期的需要，例如對一顆行星或太空船位置的測量。也有細分到"平均日"坐標，它們採用平均值而忽略章動和包含章動的"真正日期"。

### 黃道系統

条目：黃道坐標系
黃道坐標系統是一種古老的坐標系統，使用在天文學和占星術上未分家前的星圖上，特別是在西方世界。

黃道系統描述的是行星環繞太陽移動的軌道，它的中心在太陽系的重心，也就是太陽的位置。它的基本平面是地球的軌道面，稱為黃道面。在行星科學中被大量使用，像是計算行星的位置和其他重要的行星軌道參數：傾角、升交點、降交點、近日點位置等等。

### 銀河系統

条目：银道坐标系
銀河系統是以我們的太陽系為中心，指向銀河中心的方向為是0點的位置，而基本平面大致上與銀河盤面一致，但是有固定的標準。當然，銀河系統是用來決定星際物體在銀河中的相關位置。

### 超星系系統

条目：超星系坐標系統
**超星系坐標系統**也是天球坐標系統之一，他的赤道是校準在**超星系平面**上。這個系統用於在地的宇宙之中，主要是參考鄰近的星系團，包含室女座星系團、巨引源和英仙-雙魚超星系團等，在平面（二維空間）的分布狀態。

經由會議決定，超星系的經度和緯度類比於银道坐标系的銀經（l）和銀緯（b），分別標示為SGL和SGB，坐標經度的起點（SGL=0）定義為銀河平面與超星系平面的交叉點。

地平緯度
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更多：地平坐標系
地平緯度，也可以稱為*高度角*（Altitude）或*仰角*，指的是從天文地平線（0°） 垂直向上量取到天頂（+90°）的角度。它還可以用負值延伸到地平線下最低點的天底（-90°）。雖然有些地方會使用*高度*或海拔標高（elevation, geometric height）一詞取代*仰角*，但高度通常會被理解為一種直線單位的距離，像是公尺（米，或是任何其他的長度單位），並不建議將它當成是一個角度的距離。

在天文學中更常被使用的名詞是**天頂距**，這是仰角的餘角，也就是天頂是0 °，在地平線上是90 °，最低點的天底是180 °。

坐標轉換
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### 赤道坐標轉地平坐標

令{\displaystyle \delta }为赤纬，{\displaystyle H}为时角。

令{\displaystyle \phi }为观察者所在的地理纬度。

令{\displaystyle a}为高度角，{\displaystyle A\_{N}}为方位角 (以北方為 0 度的北方位角)。

令θ是天頂距，也就是仰角的餘角90°- {\displaystyle a}。

則轉換的方程式是：

{\displaystyle \sin \mathrm {a} =\cos \theta =\sin \phi \cdot \sin \delta +\cos \phi \cdot \cos \delta \cdot \cos H}

  

{\displaystyle \cos \mathrm {A\_{N}} =\cos \mathrm {(360-A\_{N})} ={\frac {\cos \phi \cdot \sin \delta -\sin \phi \cdot \cos \delta \cdot \cos H}{\cos \mathrm {a} }}.}
算出等號右側的數值後，使用反三角函數即可以得到坐標 {\displaystyle (A\_{N},a)} 或 {\displaystyle (A\_{N},\theta )} 的數值。

注意：在 0 到 360 度的範圍，反餘弦有兩組解，因為 {\displaystyle \cos A\_{N}=\cos(-A\_{N})=\cos(360-A\_{N})}。例如160°和200°有相同的餘弦值。所以，如果求解的角度不在反餘弦函數的定義域範圍，即 0 度到 180 度之間，就需要作適當調整。如果{\displaystyle H<180}°（或徑度量的{\displaystyle \pi }），則表示觀察的星體偏西方，應該 {\displaystyle A\_{N}>180} 才對。因此，反餘弦所得到的值，預設為 {\displaystyle A\_{N}}（介於 {\displaystyle [0,180]}），要修正為 {\displaystyle 360-A\_{N}}（介於 {\displaystyle [180,360]}）度才對。至於用 {\displaystyle \arcsin } 來求 {\displaystyle a} 並不需要調整，因為它的定義域在 {\displaystyle [-90,+90]} 度，可代表地平以下及以上的高度角。

#### 南方位角及北方位角

另外需要特別注意的是，上列方程式算出來的方位角 {\displaystyle A\_{N}} 精確地說是由北方為 0 度，順時鐘方向測量所得的**北方位角**。但某些觀星者或航海人習慣以南方為 0 度，測量星體與南方的夾角，我們可稱這樣的方位角為**南方位角**，以 {\displaystyle A\_{S}} 表示。

南方位角{\displaystyle A\_{S}}的計算式與上列等式稍有不同。主要是上列公式的第二式等號右侧要變負號。原因是北方位角跟南方位角的 X 座標一北一南，正負符號相反。而這一項與地平座標的 X 座標有關。至於第一個等式，與他們的 Z 座標有關，兩個值相同，不必變號。因此，其計算公式變為：

{\displaystyle \sin \mathrm {a} =\cos \theta =\sin \phi \cdot \sin \delta +\cos \phi \cdot \cos \delta \cdot \cos H}

  

{\displaystyle \cos \mathrm {A\_{S}} =\cos(360-A\_{S})={\frac {-\cos \phi \cdot \sin \delta +\sin \phi \cdot \cos \delta \cdot \cos H}{\cos \mathrm {a} }}.}
同樣的，用反餘弦所算出來的角度可能是真正的 {\displaystyle A\_{S}} 或 {\displaystyle 360-A\_{S}}，也可能需要調整，但調整條件變成：如果{\displaystyle H>180}°（或徑度量的{\displaystyle \pi }），{\displaystyle A\_{S}} 也會大於 180 度，反餘弦所算得的值，預設為 {\displaystyle A\_{S}}，便需調為 {\displaystyle 360-A\_{S}}.

不論用上列哪套公式，南方位角跟北方位角其實只差 180 度。算出其一後，用 {\displaystyle A\_{N}=A\_{S}+180} 換算，並調整到 {\displaystyle [0,360]} 度的範圍，即可算出另一種方位角，不需要再費時去計算三角函數與反函數。

参见
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* 天文学主题

* 轉軸傾角
* 方位角
* 傾角
* 古在機制
* 軌道傾角變化

参考文献
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1. ↑  Majewski, Steve.. UVa Department of Astronomy.  [19 March 2011]. （原始内容存档于12 March 2016）.

外部連結
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|  | 维基共享资源上的相关多媒体资源：天球坐标系统 |

* *This article was originally based on Jason Harris' Astroinfo which comes along with KStars, a KDE Desktop Planetarium（页面存档备份，存于） for Linux/KDE.*

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| * 
* 论
* 编
引力的轨道 |
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|  |
| 类型 | 

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| 一般 | 
* 盒軌道
* 捕獲軌道
* 圆轨道（英语：）
* 橢圓軌道 / 高橢圓軌道
* 逃逸轨道
* 馬蹄形軌道
* 双曲线轨道（英语：）
* 倾斜轨道（英语：） / 无倾斜轨道（英语：）
* 拉格朗日点
* 吻切軌道
* 拋物線軌道
* 停泊轨道（英语：）
* 顺行/逆行
* 同步轨道
	+ 半同步
	+ 亚同步（英语：）
* 转移轨道

 |
|  |
| 地心 | 
* 地球同步轨道
	+ 地球靜止軌道
	+ 地球同步轉移軌道
* 墓地轨道
* 低地球軌道
* 中地球轨道
* 高地球軌道
* 闪电轨道
* 近赤道轨道（英语：）
* 月球軌道
* 极轨道
* 太阳同步轨道
* 凍原軌道

 |
|  |
| 其他 | 
* 火星
	+ 火星轨道
	+ 火星同步轨道（英语：）
	+ 火星静止轨道（英语：）
* 拉格朗日点
	+ 远距离逆行轨道（英语：）
	+ 晕轮轨道
	+ 利薩如軌道
* 绕月轨道
* 太阳
	+ 日心軌道
		- 地球轨道
	+ 太阳同步轨道

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|  |
| 参数 | 

|  |  |
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| * 形状
* 大小
 | 
* e  离心率
* a  半長軸
* b  半短軸
* Q, q  拱點

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|  |
| 方向 | 
* i  倾角
* Ω  升交点经度
* ω  近心點幅角
* ϖ  近心點經度

 |
|  |
| 位置 | 
* M  平近點角
* ν, θ, f  真近點角
* E  偏近點角
* L  平黃經
* l  真黃經

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|  |
| 变化 | 
* T  轨道周期
* n  平均运动
* v  轨道速度
* *t*0  曆元

 |

 |
|  |
| 机动（英语：） | 
* 双椭圆转移
* 碰撞规避（英语：）
* ΔV
* ΔV预算（英语：）
* 重力助推
* 重力转向（英语：）
* 霍曼轉移軌道
* 轨道倾角更改（英语：）
* 低能量转移
* 奥伯特效应
* 定相（英语：）
* 火箭方程
* 交会
* 转位、对接和提取（英语：）

 |
|  |
| 航天动力学 | 
* 天球坐标系统
* 特征能量（英语：）
* 宇宙速度
* 星曆表
* 赤道坐標系統
* 星下点轨迹（英语：）
* 希爾球
* 行星际运输网络（英语：）
* 开普勒定律
* 拉格朗日点
* N体问题
* 轨道方程（英语：）
* 轨道状态向量（英语：）
* 攝動
* 順行和逆行
* 比轨道能量（英语：）
* 比角动量（英语：）
* 两行轨道要素形式

 |
|  |
| 
* 列表级条目 轨道列表（英语：）

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| * 
* 论
* 编
常用的天球坐标系 |
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| 
* **基本概念：** 基点（英语：）
* 基面
* 天球
* 坐標系
* 天文三角形

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|  |
| 地平坐標系 | 

|  |  |
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| 点 | 
* 天頂点
* 天底点
* 四方点
	+ 北点
	+ 南点
	+ 东点
	+ 西点

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|  |
| 线 | 
* 铅垂线
* 正午线

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|  |
| 圈 | 
* 地平圈
* 垂直圈
	+ 子午圈
	+ 卯酉圈
* 等高圈

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| 坐标 | 
* 竖直角
* 高度角
* 方位角

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|  |
| 赤道坐标系 | 

|  |  |
| --- | --- |
| 点 | 
* 天極
	+ 北
	+ 南
* 赤道点
	+ 上
	+ 下
* 二分点
	+ 春
	+ 秋

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|  |
| 线 | 
* 天轴

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|  |
| 圈 | 
* 赤道
* 赤经圈/时圈
* 赤纬圈/周日圈

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|  |
| 坐标 | 
* 赤纬
* 赤经
* 時角

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|  |
| 黃道坐標系 | 

|  |  |
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| 点 | 
* 黃極
	+ 北
	+ 南
* 二分点
	+ 春
	+ 秋
* 二至点
	+ 夏
	+ 冬

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|  |
| 圈 | 
* 黄道
* 黄经圈
* 黄纬圈

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|  |
| 坐标 | 
* 黃經
* 黃緯

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|  |
| 银道坐标系 | 

|  |  |
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| 基准 | 
* 銀經
* 銀道
* 銀心

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|  |
| 超星系坐标系 | 

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| 基准 | 
* 超星系极
* 超星系面

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* **相关学科：**天文學
* 大地测量学
* 球面三角学

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