天球，是指—個以觀測者為球心、無限長的半徑的假想球面。其目的是將天體沿觀測者視線投影到球面上，以便於研究天體及其相互關係。有時還將天球球心設定在某些特殊點，如地心和日心，相應的天球分別稱為地心天球和日心天球。天文航海按自身的需要，把地心作為天球的球心。
基本介紹
- 中文名：天球
- 外文名：Celestial sphere
- 套用學科：天文學
- 適用領域範圍：天文學、測繪學
天球簡介,地球繞地軸自轉,產生,觀測位置不同,天文學套用,周日運動,關聯詞條:天球儀,天球上的距離,坐標系統,簡介,天球坐標,
天球簡介
研究天體的位置和運動，而引進的一個假想圓球。根據所選取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等，各個天體同地球上的觀測者的距離都不相同。相比天體和觀察者間的距離，觀測者隨地球相對於上文中幾乎做慣性運動的天體移動的距離是小量，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠，仿佛散布在以觀測者為中心的一個圓球的球面上。實際上我們看到的是天體在這個巨大的圓球的球面上的投影位置，這個圓球就稱為天球。觀測者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點和弧段的關係，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多,在天文學的一些套用中,都用天體投影在天球上的點和點之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關係。天球的半徑是任意選定的，可以當作數學上的無窮大。為了定量地表示和研究天體投影在天球上的位置和運動,需要在天球上建立參考坐標系,並主要套用球面三角學計算點位的關係。它假定各天體在天球表面上的投影就是天體在宇宙空間中的位置。
天球模型
天球半徑
天球模型天球半徑地球繞地軸自轉
相對於地球不動的概念，天球上的物體也是每24小時圍繞著天極旋轉的。這就是晝夜運動，太陽、行星、衛星等等都是東升西落,這稱為天球的周日視運動.因為地球有公轉的緣故，一顆恆星總是比它前一天提前約4分鐘升起。
天球可被它的赤道（即天赤道）分成北天半球和南天半球兩部分。對應著有北回歸線、南回歸線、南極、北極。
因為地球是自西向東旋轉，所以天球上的物體都是相對天球自東向西旋轉。
產生
許多古代科學家都相信天上的星星是與地球等距離的，這個球就是宇宙的真正的模型。儘管這是不正確的，但它仍不失為一種很好的抽象系統。天空中的一切都不是僅憑我們的肉眼就能夠判斷出距離的。正因為此，我們僅能通過它們的朝向來確定其在天空中的位置。於是，天球就成了一個很有用的天文定位的工具了。
觀測位置不同
根據觀測位置的不同，就具有不同的天球中心。嚴格的講，不同的觀測者就有不同的天球中心。在地面上觀測時，觀測者的眼睛就是天球中心，這樣建立起來的天球叫做地面天球。
如果從地心觀測，則叫做地心天球。把地軸無限延長，就是假想的天軸，地球北極指的一點是北天極，地球南極指的一點就是南天極。通過地球中心和天軸垂直的平面叫做天赤道面，天赤道面和天球的會合處就是天赤道。
太陽在天球上每天移動約1度，一年則移動一周，這稱之為太陽周年視運動，太陽中心在天球上視運動的軌跡則是黃道。
天文學套用
周日運動
有一顆2等星非常接近天球北極，所以看來似乎永遠靜止不動，其它的星就好像繞著他旋轉。我們稱這顆星為北極星。因為北極星看來永遠靜止不動停留在正北方及不會下山，所以我們像居住在北半球的人便可以利用北極星來辨別方向。可惜的是，天球南極附近沒有光星，所以沒有「南」極星為南半球居民引路。
北極星相對於地面的高度取決於觀測者所在地的緯度，例如在北京，北極星會在正北，離地面40 度；在北極，北極星會在頭頂（天頂）；在赤道的地方，北極星剛好躺在水平線上；而在南半球，北極星是永遠不會升出地平線上，所以在南半球是永遠看不到北極星。
廣袤無垠的天空，看起來像一個龐大的圓球，全部日月星辰好像都分布在這個球面上。天文學上就將以地球為中心，以無限大為半徑，內表面分布著各種各樣天體的球面稱為天球。
以地球球心為中心，且具有很大半徑的假想圓球。想像中，所有天體都附著在天球上。
天球是研究天體的位置和運動而引進的一個半徑為任意的假想圓球。根據所選取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等，各個天體同地球上的觀測者的距離都不相同。
關聯詞條:天球儀
進一步說:
我們站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都離我們一樣遠。星星就好像鑲嵌在一個圓形天幕上的寶石。
實際星星和我們的距離有遠有近，我們看到的是它們在這個巨大的圓球球面上的投影，這個假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個天球中央。
星星在天空中移動的方向並不是雜亂無章的，而且星座的形狀並不會改變。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點（中天），然後往西方沉下去。看起來就像整個天球圍繞著地球旋轉一樣。相信大家都明白，地球並不是宇宙的中心，星體並不會繞著地球轉。星體在天空中繞著我們旋轉，是因為地球自轉而產生的錯覺，天球本身是不會移動的。我們身在地球中，並不會感覺自己在轉動的，就好像我們乘坐火車時看見窗外的景物向後移動，而並不感覺到自己在移動中。
天球上的距離
地球上的距離，有角距離和線距離。但在天球上，只有角距離而沒有線距離，因為天球的大小是任意的。至於兩個天體間的實際距離，例如，牛郎星和織女星相距16.4光年，那是指空間的直線距離。天球上的任何一點，都只代表一個空間方向；任何兩點間的弧長，實際上就是兩個方向間的夾角。例如，牛郎星和織女星的角距離為35°
天球上的距離
天球上的距離坐標系統
簡介
為了準確形容天上星體的位置，天文學家制訂了一套坐標系統來標示星體在天球上的位置。這套坐標系統和地球上慣用的經緯度坐標十分相似。
天球坐標
天球坐標