天文|我们如何在黑暗的太空中找到东西？
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在拥有GPS和谷歌地图的智能手机时代 ， 你可能已经熟悉了通常用来描述地球球面位置的地理坐标系统 。 这个系统是基于纬度 ， 即地球赤道向北或向南的距离 ， 以及经度 ， 即本初子午线向东或向西的距离 ， 而本初子午线是一条从北向南穿过英国格林威治的假想线 。 这些距离是用度数来度量的——纬度每个方向的范围是90度 ， 经度是每个方向的范围是180度 ， 同时用分、秒、毫秒单位对位置信息进行精确的描述 。
全球定位系统
这个系统可以让你找到从帝国大厦（北纬40°44'55.4“ ， 西经73°59'08.5”）到U2乐队1987年拍摄专辑《约书亚树》封面照的沙漠(北纬36°19'51.00″,西经 117°44'42.88″)
而你不知道的是 ， 天文家们可以利用地球上地理坐标的延伸来创造一个围绕地球的假想球体描述一个天体在夜空中的位置 。
空中坐标
“其目的是能够在天空中唯一地指定一个位置 ， 就像地球上的经纬度 。 ”美国天文学会的新闻发布官里克·费恩伯格在一封电子邮件中解释道 ， “如果你让别人在科罗拉多州利特尔顿市北纬39°36'47.9484'' ， 西经105°0'59.9292''等你 ， 他们不仅会知道你在哪个镇上 ， 而且会知道你在哪个街角等他 。 只知道你在哪个镇上是不够的——如果你希望别人能更容易得找到你 ， 你需要给出更精确的位置 。 ”
同样 ， 他解释道 ， 如果一个天文学家发现了一颗超新星或小行星并希望其他人观察到它 ， 那么提供天体坐标是确保其他人能观测到它的一种方法 。
这是一个自古以来就存在的体系 。 “天体坐标的概念就是假设天空是一个环绕地球的球体 ， 这个想法可以追溯到早期的地心说 ， 认为地球是一切事物的中心 。 ”宾夕法尼亚州立大学天文学和物理系的教学教授兼本科生项目副主任克里斯托弗·帕尔马在一封电子邮件中说：“尽管我们现在知道事实并非如此 ， 但可以把天空看作是围绕着我们的球体 ， 因此我们可以使用球坐标来识别天空中的任何位置 。 ”
偏斜与提升
天体坐标系有一些与众不同的地方 。 例如 ， 它用所谓的赤纬来描述天赤道以北或南的距离 ， 而不是经度 ， 赤经描述的是东西方向 。
“和任何坐标系一样 ， 它需要一个零点/校准 。 ”帕尔马解释道“对于天体坐标 ， 我们将地球赤道投射到天空 ， 就像纬度测量地球赤道以北或南的程度一样 ， 赤纬测量的是天体赤道以北或南的角度 。 打个比方说 ， 今晚从美国大部分地区南部的天空中都可以明显观测到的恒星Spica ， 有一个-11度10分的斜角 ， 所以它实际上是在天体赤道的南部 。 ”
“对于地球上的经度 ， 我们将英格兰格林威治作为本初子午线 ， ”帕尔马说, “而赤经系统将白羊座的第一个点视为本初子午线 ， 它被定义为太阳沿着黄道从南向北移动并通过天球赤道时的位置 ， 黄道即为表示太阳路径的假想线 。 当太阳在那个位置时 ， 地球正值春分（三月） 。 赤经从那里向东增加 。 所以 ， 在春分时 ， 如果一颗恒星正好绕着太阳转了半周 ， 那么它的赤经就是180度 。 ”
“因为天空会旋转 ， 我们通常不使用度数来测量它 ， ”帕尔马继续说 ， “相反 ， 我们用小时来表示角度 。 所以 ， 180度等于赤经12小时 。 我上面提到的这颗恒星 ， Spica ， 其赤经为13小时25分钟 。 这可以解释为从太阳在春分的位置向东出发 ， 天空中[13h25m*(180度/12小时)]= 201.25度的点 。
航海人员的天体导航
正如费恩伯格所解释的 ， 天文学家不是唯一使用天体坐标的人 。 ”任何靠星星导航的人都会使用它们 。 ”他说 ， “尽管所有现代船只上都有GPS系统 ， 但水手还是需要学习天文导航 ， 以防GPS失灵 。 如果你能看到北极星 ， 你会知道哪边是北方 ， 由此推断南方、东方和西方 。 你也能知道你的纬度 ， 因为北极星在地平线上的高度等于你的纬度 。 如果你有一个精确的时钟 ， 您还可以通过查看您所观察的那一时刻的正南星表来确定经度 。 ”
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