天文坐標概述
概念：它是通過天文觀測求得的，而天文觀測的基準是測者的鉛垂線，即通過測者並與測者地平平面相垂直的線。因此，天文經度是通過測者鉛垂線，且與地軸平行的平面，即測者天文子午面與格林子午面之間小於180度的兩面角，而天文緯度則是測者鉛垂線與赤道面的夾角。天文緯度與地理緯度之差稱為鉛垂線偏差，它是與該點橢圓子午線法線與該點的鉛垂線之間的夾角。它主要是由地表上層120千米之內地質不均勻而引起的，其最大值可達20度。1、表示地麵點位置的坐標系。有兩個坐標值，即天文經度，常以λ表示；天文緯度，常以φ表示。2、確定天體在天球上的位置的坐標系。包括地平坐標系、赤道坐標系、黃道坐標系和銀道坐標系四種。
天文坐標
一、關於坐標中心
我們一致認為在太陽系中八大行星圍繞太陽系運動。因此我們常以太陽為中心來考慮問題，並建立以太陽或太陽系質心為中心的坐標系。這樣，行星的運動顯得非常有規律，行星(包括地球)運動的相關計算就比較容易一些。如果不以太陽為中心，而以地球為中心，我們會發現水星、金星的運動毫無規律，不可能是圍繞地球做圓周運動，而是在太陽附近“擺動”。然而，我們不可能站在太陽上面進行天文觀測，通常是站在地球上進行天文觀測的，所以我們還需要一套以地球為中心的坐標系。因此，根據實際需要，有時我們使用“地心”坐標，有時候使用“日心”坐標，有時候使用以觀測站為中心的坐標。
茫茫宇宙，無邊無際——宇宙大得讓我們難以想像。宇宙是球形的嗎？我們很難說清楚這個問題，但是，進入我們視野的天空，就象一個“球”，我們稱它為天球，我們位於天球的中心。這個球的半徑有多大？半徑很大很大，看成無窮大也無妨。太陽系內星體之間的距離根本不能與天球半徑相比，如果把天球半徑看為1，那么太陽系內星體間的距離可以看做0。
赤道的概念已被大家熟知。現在，我們擴展一下赤道的概念。赤道平面擴展到天球，與天球相交為一個大圓，這個圓稱為天赤道。
不管以太陽為中心，還是以地球為中心，我們看到的天赤道是相同的，而恆星與天赤道的相對視位置關係也是一樣的。為什麼呢？因為，從幾何學看來，太陽系的尺度太小，不能與天球半徑相比，在太陽系中的任何一個地方，都可以看做天球的中心，所以，恆星之間的視位置關係以及它們與天赤道之間的視覺位置關係不會因為中心的改變而發生改變。
當然，恆星並不是真的在天球的表面上，個別恆星與我們之間的距離不是很遠，所以，當觀測點(即“中心”)改變時，它們的視位置也會有點變化，這就是我們常說的恆星周年視差。
地月質心公轉的軌道面，同樣可以擴展到天球，得到的交線也是個大圓，稱為黃道。
雖然赤道與天赤道是不同的兩個概念，但具體問題所涉及的是“天赤道”還是“赤道”往往是非常明確的(明顯的)，一般不會產生二意，所以通常“天赤道”也簡稱為“赤道”。
天赤道與黃道必然在天球上產生兩個交點。一個稱為“春分點”(太陽經過升交點)，一個是“秋分點”(太陽經過降交點)。“春分點”是天球上重要的參考點。我們描述天體位置，通常是相對於這個參考點而言的。
在天球上，並沒有一個恆星可以直接用來標定春分點的位置，它是看不見也摸不著的，我們如何確定它的位置？有一種方法是：通過數以千計的恆星位置，反推出春風點在天球上的位置，我們常說的FK5天球坐標系統就與它有關。還有其它方法可以確定春分點，比如動力學方法。由於所用的方法不同，得到的春風點也會有一些微小的差別。在高精度計算中這些微小的差別是必需考慮的。
地平線——天地的交線，它又是一個圓。圓中心位於觀測點。考慮到天球很大，我們可以把圓(以及圓中心)平移到地心或日心，這樣，黃道、赤道、地平線的中心就相同了。也許你會問，平移後，會不會影響日月或恆星在地平坐標中的位置？當然會有一點影響，對恆星的影響可以忽略，對太陽的影響的比較大，對月亮的影響則很大，不過我們可以通過視差修正的方法來解決問題。
二、黃道坐標與赤道坐標
當我們在天球上標定了赤道、黃道、分點之後，就可得到了兩種基本坐標，即赤道坐標和黃道坐標。
不管是赤道坐標還是黃道坐標，都有兩種基本的坐標形式，即直角坐標和球面坐標，二者可以通過幾何方法轉換。這裡重點講述球面坐標。經過坐標中心，作直線垂直於黃道面，交於天球上兩點稱為黃級(一點在北，一點在南)，這條直線稱為黃軸，經過黃軸並與天球相交的大圓稱為黃經圈，其中經過春風點的黃經圈的度數是0或360、720度等，黃經圈的度數稱為黃經，自西向東測量。天體中心與坐標中心的連線與黃道面之間的夾角叫做黃緯(在-90度到+90度之間，黃道以北為正)。同樣方法還可以定義赤經、赤緯、自轉軸、天北極、天南極。赤經的起算點也是春風點，自西向東測量。
我們接著來看日、地在黃道坐標中的運動。以太陽系中的任意一點為天球的中心都不影響分點及黃道位置，當天球中心為太陽時，太陽本身的直角坐標變為零，沒有經緯度，但可以得到地球的經緯度，此時，如果跑到地心看太陽，可以得到太陽的經緯度，這兩個經緯度正好相反(日地連成的直線與天球相交的兩點正好完全相反)：太陽經度=地球經度+180度，太陽緯度=-地球緯度。
三、子午圈與時角坐標
經過本地天頂的赤經圈稱為本地子午圈。其中經過天頂到天北極和天南極的半圈為午圈，另半圈為子圈。
時角坐標系與赤道坐標的差別在於經度的起算點不同，它的起算經度從午圈開始，向西為正。時角坐標系的經度稱為時角。緯度的含義與赤緯相同。
四、恆星時
地球不斷的自轉著，天球子午圈時刻不斷的變化著，我們必須找到適當的方法來標定子午圈在各時刻的位置。本地恆星時的定義是一個地方的子午圈與天球的春分點之間的時角，各地方的經度不同，所以子午圈不同，因此地球上每個地方的恆星時都與它的經度有關。恆星時的參考點是春分點，所以春分點的變化也將對恆星時產生影響。由於地球的章動春分點在天球上並不固定，而是以18.6年的周期圍繞著平均春分點擺動(赤經章動)。因此恆星時又分真恆星時和平恆星時。真恆星時是通過直接測量子午線與實際的春分點之間的時角獲得的，平恆星時則忽略了地球的章動。真恆星時與平恆星時之間的差異最大可達約0.4秒。
