1.1.2　天球的概念

如果我们在一个晴朗的夜晚，站在广阔的田野中仰望星空，你会发现无数的星星在天空闪烁，尽管各个星体距离地球的距离各不相同，但这个距离实在是太遥远了，以至于我们无法感觉星体离我们的远近，仿佛所有的星体都似乎贴在一个无比巨大的黑色大球上，天文学将这个黑色大球称为“天球”（Celestial Sphere）。不仅是遥远的恒星，太阳系中的行星也都在此天球上运动。

天球为人们想象出的与地球同心，并有相同的自转轴，半径无限大的球，如图1-4所示。宇宙中所有的天体都可以当成投影在天球上的对象，地球位于这个天球的中心。正如地球被赤道划分为北半球和南半球一样，我们将地球赤道在天球上的投影称为“天球赤道”，并将天球划分为南天球和北天球。同时将地球自转轴向天球延伸后，在无穷远处与天球交会的两个假想点，称为北天极（the North Celestial Pole，NCP）和南天极（the South Celestial Pole，SCP）。

图1-4　天球示意图

随着地球绕轴心以23h 56min的时间周期由西向东自转时，天球和所有的天体都以天球极点为中心，以相同的时间由东向西转动，天文学上称为“周日运动”。因此，除极星外，所有恒星会由东方升起，通过南北向的子午线过中天，然后在西方落下。翌日晚上，天体在特定的时间会再次东升，但是由于恒星时与太阳时的差别，星星会比前一天提早4min升起。太阳在天球上每天移动约1°，一年则移动约360°，这称为“太阳周年视运动”。太阳中心在天球上视运动的轨迹就是前面所说的黄道，而月球围绕地球在天球上视运动的轨迹则是白道。图1-5所示，黄道面与白道面之间有5°9′的夹角，这也是造成并不是每次满月时都会发生月食，或者每次新月时都会发生日食的根本原因。

图1-5　黄道与白道示意图