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赤经。原图链接

赤经(英文Right ascension;缩写为RA;符号:希腊字母α),天文学名词。指赤道坐标系的经向坐标,过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。天球上相当于地球经线的线,通过天球两极并与天赤道垂直。以时、分、秒表示。赤经是天文学使用在天球赤道座标系统内的座标值之一,通过天球两极并与天赤道垂直,另一个座标值是赤纬。

概述

赤道座标

天文学家会使用赤经、赤纬的座标系统,称赤道座标(Equatorial Coordinate System)。天球上一颗星的位置与地球上一座城的位置是用同样的方法来定的:由它的经纬度来表示。天文学中,等于地上经度的叫做“赤经”(right ascension),地上纬度的叫做“赤纬”(declination)。[1]

将天球赤道等分为360度,便是“赤经”座标的依据,而赤经以春分点为起点,顺时钟方向增加。并不需要记住顺时钟方向或逆时钟方向,可以看星座盘外圈的日期,太阳一定是依据月份顺序移动的,赤经度数增加方向也与太阳移动的方向一致。春分点的赤经为0度,秋分点的赤经为180度。但习惯上,赤经并不用度数表示,而是用时、分、秒来表示,360°等于24时(或记为24h),因此习惯上春分点的赤经为0h,秋分点的赤经为12h。 [2]

赤经与赤纬

赤道座标是天文学之中最常用的座标系统。天球的赤道座标其实就是把地球的北极点、赤道等座标线伸延到天球上去。先把地球的北极极轴伸延,指向天球的位置是大约北极星(Polaris)附近,这一点称为赤纬90度,南极点就是负90度。那么,地球上的赤道任何一点的正天顶位置形成的线都是赤纬0度。

春分点

在天球的赤道坐标系中,天体的位置根据规定通常用经纬度来表示,称作赤经(α)、赤纬(δ).我们知道,赤道和地球的公转轨道面也就是黄道是不重合的,二者间有23°左右的夹角(天文学中称之为“黄赤交角”).这样,天赤道和黄道就有了两个交点,而这两个交点在天球上是固定不变的.黄道自西向东从赤道以南穿到赤道以北的那个交点,在天文学中称之为“春分点”,我们把通过这一点的经线定为天球赤道坐标系经线的0°。

测量单位

与地球经度不同的是,赤经不分东经、西经,它是从0°开始自西向东到360°.而且,它的单位事实上也不是“度”,而是时间的单位时、分、秒,范围是0-24时.天球赤道坐标系的纬度规定与地球纬度类似,只是不称作“南纬”和“北纬”,天球赤纬以北纬为正,南纬为负。

望向天球春分点(Vernal point,现在双鱼座内)的方向,我们定义为赤经0h(0时角)赤纬0度。然后向东方转一个圈,划分为24时角,一小时分成60分(60’)、一分分成60秒(60”)。用小时作为单位:面向春分点,即是赤经0时角。1小时后,随著天球的转动,我们面向的位置就变成赤经1小时了!

赤经与时角

从春分点沿著天赤道向东到天体时圈与天赤道的交点所夹的角度,成为该天体的赤经。赤经与时角不同,时角是由天子午圈向西量,而赤经是由春分点向东量,两者方向相反,赤经指赤道坐标系的经向坐标,过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。天球上相当于地球经线的线,通过天球两极并与天赤道垂直。以时、分、秒表示。

演算

赤经的算法

赤经的算法较特别,和地球经度(由-180度至+180度)的算法不同, 赤经是在天球赤道自西向东由0小时至24 小时。和时间一样,赤经的每小时可分为60分,每分可再细分为60秒。赤经的分秒并不等如角度用的角分角秒,它们之间的换算为1时分=15角分,1时秒=15角秒 。赤经计算的起点为春分点,春分点是太阳在每年的春分(3月21日前后)所处的位置。

说明

赤经的数值由春分点向东量度的,单位是时、分、秒,但有时也会用度来量度。他与恒星时的关系密不可分。它既是时间的单位,也是角度的单位。1h=15゜,1m=15',1s=15"。在航海上使用的是恒星时角(缩写SHA),与赤经的不同是赤经由西向东量度,恒星时角是由东向西量。

测量天体位置

赤经可以用来测量天体在天球上的位置,并且可以计算天体到达天空中某一定点的时间。例如,有个位置在赤经13h30m的天体,正在子午圈上,则在赤经20h的天体会在6.5小时(恒星时)后经过子午圈。天球上的赤经功用与地理座标中的经度相同。赤经和经度都是沿著赤道向东或西方向量度,零点也是赤道上随意选择的。经度的零点是本初子午线;赤经的零点是春分点,这是太阳在3月下旬运行至北天球时所通过的点,也是地球的升交点。

历史

喜帕恰斯编制星表

赤经的观念至少可以追溯至西元前二世纪,喜帕恰斯已经知道使用赤经编制星表,但他和之后的天文学家制作星表时都使用黄道座标,只在特别的情况下才使用赤道座标。因为望远镜的发明,天文学家可以详细的观察天体,为了因应长时间观测的需要,望远镜被安装在便于追踪天体的赤道仪架台上。因为赤道仪只要旋转与地球自转轴平行的轴,就可以抵销地球的自转,固定的指向选定的天体。

相关名词

赤道仪

简而言之,赤道座标系统已经被观测者普遍的接受,利用赤道仪上的定位圈就可以准确的指向已经知道赤经与赤纬的天体。第一本使用赤道座标标式恒星的星表是约翰·佛兰斯蒂德的Historia Coelestis Britannica星表。

望远镜的赤道仪

赤经轴(赤经)和配对的第二根赤纬轴(赤纬)是互相垂直的轴。赤道仪的赤经轴往往会配置一个机械化的时钟驱动器,所以这样说是因为这根轴的旋转以23小时56分钟旋转一周,很精确的与天空视周日运动同步。它也可以配置定位圈,可以直接标示出天体的天体座标。赤道仪的装置不同于机械较简单的经纬仪,经纬仪需要以变速转动两个轴才能追踪固定在天球上的天体。此外,在天文摄影,影像也不能在焦平面上旋转,当使用经纬仪追踪目标的运动时,就必须安装旋转棱镜或其它的场消除器来修正。

装置望远镜的赤道仪架台有许多种的设计:德式、叉式、越轴式/英式、马蹄式、轭式。在过去的20年,有越来越多的机械化追踪装置或新增的设备被电脑化的物件取代。它们有两种主要的型式,数位化的定位圈由附有天体资料库的电脑与编码器组成;电脑监控望远镜指向天空中的位置。

现在很多望远镜的赤道仪都由电脑控制,其实就是计算现在正北方向和赤经的相差,再把这个值加到观测的天体的赤经值,就可以一直追踪这个天体。

影片

Beauty of the Night Sky - Milky Way Time Lapse
夜空之美-银河系时间流逝
天文 地球进动与恒星座标的赤经赤纬改变
天球座标-讲课

参考资料