Współrzędne niebieskie: układ horyzontalny, równikowy i ekliptyczny

Kąty na sferze

Gwiazdy i planety widzimy w kierunkach, które można umieścić na umownej sferze niebieskiej. Dwa kąty nie podają odległości do obiektu: opisują kierunek z wybranego początku. Zmiana początku ze środka Ziemi na obserwatora może jednak zmienić kierunek bliskiego ciała wskutek paralaksy. Dlatego trzeba znać nie tylko nazwę układu, ale także jego środek i przyjęte poprawki.

Azymut i wysokość: układ lokalny

Wysokość jest kątem od horyzontu: 0° na nim, 90° w zenicie, wartości ujemne pod nim. **Azymut** liczymy w używanej tu konwencji od północy przez wschód: 0°, 90°, 180° na południu i 270° na zachodzie. Starsza literatura może przyjmować inny początek.

Ten układ bezpośrednio wiąże się z obserwatorem. Ta sama gwiazda w tej samej chwili ma inną wysokość w Gdańsku i Krakowie, a podczas nocy jej azymut oraz wysokość zmieniają się przez obrót Ziemi. Nadaje się więc do szukania celu nad rzeczywistym horyzontem, lecz bez miejsca i czasu nie stanowi trwałego adresu katalogowego.

Rektascensja i deklinacja: siatka równikowa

Przedłużenie równika ziemskiego tworzy równik niebieski. **Deklinacja jest odpowiednikiem szerokości: od −90° na południowym biegunie do +90° na północnym, z zerem na równiku. Rektascensję** liczymy ku wschodowi wzdłuż równika, tradycyjnie od 0 do 24 godzin. Początkiem jest punkt równonocy marcowej w określonym odniesieniu.

Gwiazda w stałym układzie nie zmienia tych współrzędnych tylko dlatego, że Ziemia obróciła się podczas jednej nocy. Stąd zastosowanie w katalogach. Nie znaczy to jednak, że wartości zawsze są niezmienne: ruch własny, precesja i inne poprawki mają znaczenie, a Księżyc i planety zmieniają współrzędne także w ciągu godzin.

Odmianą lokalną jest **kąt godzinny**, mierzony względem południka obserwatora. Z lokalnym czasem gwiazdowym łączy rektascensję z dobowym położeniem. Dla porównań dokładnych trzeba używać zgodnych definicji średnich lub pozornych.

Długość i szerokość ekliptyczna

Ekliptyka odpowiada płaszczyźnie ziemskiej orbity i pozornej rocznej drodze Słońca. Jest nachylona do równika niebieskiego o około 23,44°. Długość ekliptyczna biegnie od punktu równonocy w zakresie 0–360°, szerokość mierzy odchylenie ku północy lub południu tej płaszczyzny.

Słońce leży w tym opisie niemal na ekliptyce. Księżyc odchyla się o około pięć stopni, a planety o wartości wynikające z ich orbit i perspektywy. To wygodny układ do opisywania koniunkcji i opozycji: przy opozycji długości planety i Słońca różnią się o 180°. Pory roku również wiążą się z długością pozorną Słońca: 90° oznacza przesilenie czerwcowe, 180° równonoc wrześniową.

Jak przechodzić między układami?

To różnie obrócone siatki na tej samej sferze, więc zgodnie zdefiniowany kierunek można przeliczyć. Między równikowym a lokalnym horyzontalnym potrzebne są szerokość geograficzna i lokalny czas gwiazdowy. Między równikowym a ekliptycznym występuje nachylenie ekliptyki. Początek geocentryczny lub topocentryczny i poprawki pozorne muszą pozostać spójne.

Na polskich szerokościach gwiazdy zbliżające deklinacją do naszej szerokości mogą górować blisko zenitu. Przy jeszcze większej dodatniej deklinacji górna kulminacja przechodzi na stronę północną, więc reguła „im bardziej na północ, tym zawsze wyżej na południu” nie jest poprawna. Wega wznosi się wysoko latem; jej okołobiegunowość wymaga odpowiednio dużej szerokości, nie samego kraju. Gwiazdy daleko południowe pozostają nisko lub nie wschodzą.

Układ horyzontalny jest bezpośrednio lokalny, ale nie tylko on może zależeć od daty lub punktu obserwacji. Ruchome ciała mają zmienne współrzędne równikowe i ekliptyczne, a topocentryczna paralaksa w każdym układzie zachowuje związek z miejscem. To rozróżnienie zapobiega porównywaniu niezgodnych tabel.