地平、赤道、黄道座標系。空の位置を、どう表す？

天球の上の、二つの角度

天体の方向を、大きな球の内側の点として表したものが天球です。地球の経度と緯度のように、球面上の方向を二角で指定します。距離はこの二角そのものには含まれませんが、近い天体では観測位置による視差を求めるため、距離も計算に関係します。

違う座標系は、基準にする面が違います。

座標の名称だけでなく、原点、基準面の日付、基準とする位置も合わせて読む必要があります。

地平座標：方位角と高度

高度は地平線で0°、天頂で90°、地平線下では負です。**方位角**は、ここでは北0°から東90°、南180°、西270°と時計回りに測ります。実際にどちらを見ればよいかに直結する、身近な座標です。

地球が自転すると、その地点の地平線に対する恒星の方向が変わります。同じ瞬間でも、札幌と那覇で高度は違います。そのため地平座標には、観測地と時刻が必須です。恒星のカタログ位置を地点ごとに別々に保存する用途には向きません。

赤道座標：恒星の地図に使う基準

**赤緯は天の赤道から北を正、南を負として測り、北極＋90°、赤道0°、南極−90°です。赤経**は春分点から東へ測り、通常0〜24時間で表します。角度なのに時間単位を使うのは、地球の自転と結び付けやすいためです。

恒星の赤経・赤緯は、毎日の自転だけでは地平座標のように大きく変わらないので、星表と望遠鏡に適しています。ただし、恒星の固有運動や基準軸の歳差・章動は別に考慮します。太陽、月、惑星の赤経・赤緯は、公転などで時間とともに変わります。

観測地中心の位置を使う場合は、赤道座標にも視差による地点差が含まれます。「赤経・赤緯なら時刻や場所に関係しない」と一般化はできません。子午線からの角度を表す**時角**は、地方恒星時と赤経を結ぶ量です。

黄道座標：太陽系の配置を読む

黄道面は、天の赤道面に約23.44°傾いています。黄経は春分点から黄道に沿って0〜360°、黄緯は黄道から北や南への角距離です。

地心から見た太陽の黄緯はほぼ0で、月や主要な惑星も黄道の近くを移動します。月の軌道の傾きは約5°です。すべての太陽系小天体が同じ小さな黄緯の範囲に収まるという意味ではありません。

合、衝、離角、二至二分などは、この基準で考えると理解しやすくなります。太陽の視黄経90°は6月至点、180°は9月分点に対応します。黄道座標でも、地心か日心か、どの日付の基準面かを確認します。

座標系を結び付けるもの

同じ方向を、傾きと原点の違う網で表すので、適切な条件をそろえれば変換できます。赤道座標から地平座標へ移るときは、観測地の緯度と地方恒星時が重要です。赤道座標と黄道座標の間には、黄道傾斜が関係します。

日本でベガが高く見える時期や、南側の恒星が低くしか昇らないことも、赤緯と緯度の関係で説明できます。ただし「赤緯が大きいほど必ず高い」という単純な順番ではありません。観測地の緯度に近い赤緯の恒星は天頂近くを通り、それを越えて北へ行くと、北側で最高高度になる場合もあります。

座標の元期は位置や運動の基準時刻、分点は赤道と原点の向き、基準系は座標の定め方です。同じ年が書かれていても、これらは同じ意味ではありません。