天文歷法·天球坐標(biāo)

天文學(xué)上的坐標(biāo)常用的有地平坐標(biāo)、黃道坐標(biāo)、赤道坐標(biāo)等。我國古代最常用的是赤道坐標(biāo)，有時也用地平坐標(biāo)與黃道坐標(biāo)，它們都是我國古代所特有的東西，在觀測恒星，確定天體的位置等方面，有獨特的作用。

(一)中國古代的赤道坐標(biāo)的建立至上可追溯到戰(zhàn)國時代，它承襲了古代二十八宿記位置的傳統(tǒng)，坐標(biāo)的兩個分量是入宿度和去極度。所謂入宿度，指二十八宿的距星與某一天體之間的赤經(jīng)差，對于二十八宿來說，與入宿度相當(dāng)?shù)牧渴蔷喽?，某一宿距星到下一宿距星之間的赤經(jīng)差叫該宿的距度。所謂去極度，就是所測的天體距北極的角距離，實際上是赤緯的余角。赤道坐標(biāo)系在中國古代天文學(xué)中得到了廣泛地運用，這在世界天文學(xué)史上是一個典型。

(二)黃道坐標(biāo)。黃道是太陽在天球上的周年視運動的軌道。以黃道為基礎(chǔ)，用黃經(jīng)、黃緯表征天體位置，即黃道坐標(biāo)系。它的分量之一也是黃道入宿度，而另一個分量有時用去極度，有時則用黃道內(nèi)外度。最早明確提到黃道的是《石氏星經(jīng)》，東漢賈逵曾經(jīng)引述到：“石氏星經(jīng)曰：黃道規(guī)牽牛初直斗二十度，去極二十五度。”在這里，黃道規(guī)即黃道圈，牽牛初就是冬至點，《石氏星經(jīng)》的黃道坐標(biāo)，冬至點的人宿度為斗20度，去極度為115度(二十五為一百一十五之誤)。漢末劉洪《乾象歷》中又出現(xiàn)了求月亮黃道內(nèi)外度的說法。應(yīng)該指出，我國古代給出的二十八宿黃道經(jīng)度差，不是現(xiàn)在天文學(xué)上的黃經(jīng)差，而是二十八宿距星的赤經(jīng)差在黃道上的投影。所謂某宿的黃道距度，就是量過本宿和下宿距星的兩條赤經(jīng)圈所夾的黃道弧長。所謂黃道內(nèi)外度，則指緯向方向的量，天體在黃道以北叫黃道內(nèi)，天體在黃道以南叫黃道外，它們都是以赤道圈為準(zhǔn)，沿著天體的赤經(jīng)圈，從所測天體量到黃道為止。

(三)地平坐標(biāo)。以地平面和天頂(頭頂方向)為基礎(chǔ)建立的坐標(biāo)叫地平坐標(biāo)，它的兩個分量分別取作地平方位和地平高度。中國古代最初的地平坐標(biāo)只有地平經(jīng)度，它廣泛用于以日晷測量太陽出沒運行的方位角上，在漢代，常用十二地支來表示方位，如子代表北方，午代表南方等。后來用四維、八干、十二支來代表二十四個方位。四維是：用艮表示東北，巽表示東南，坤表示西南，乾表示西北。八干是：甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸。十二支是：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。它們合在一起，就是所謂的二十四山，表示二十四個方位(如圖示)這二十四山，只是方位區(qū)域，并不表示連續(xù)的量度。后來的渾儀上都裝有地平環(huán)，一般使用這二十四個方向。地平坐標(biāo)的另一個分量，大約是同渾天說一起產(chǎn)生的。唐僧一行發(fā)明復(fù)矩圖(儀器)，來測量地平高度，到了元代郭守敬才發(fā)明了立運儀，既能測量地平高度，也能測量地平經(jīng)度。