Hiểu các hệ tọa độ chân trời, xích đạo và hoàng đạo

Các lưới trên thiên cầu

Thiên cầu là hình dung các hướng nằm trên một mặt cầu lớn, không phải vỏ thật chứa sao. Hai góc xác định hướng, còn khoảng cách cần riêng để biết vị trí ba chiều. Mỗi hệ phải có mặt phẳng nền và hướng gốc.

Đổi lưới không đổi thiên thể. Cần biết gốc, ngày tham chiếu và điểm nhìn trước khi so số liệu.

Phương vị và độ cao

Độ cao 0° ở chân trời, 90° ở thiên đỉnh, âm bên dưới. Theo quy ước thường dùng của ứng dụng, phương vị từ bắc 0° qua đông 90°, nam 180°, tây 270°. Một số nguồn cũ dùng gốc khác nên không chỉ so con số.

Trái Đất quay làm độ cao, phương vị thay liên tục. Tại cùng khoảnh khắc, Hà Nội và Hạ Long có hướng chân trời hơi khác. Điều ấy làm hệ trực quan cho tìm mục tiêu, nhưng không tiện làm một danh mục sao cố định toàn cầu.

Xích kinh và xích vĩ

Xích đạo Trái Đất kéo ra trời tạo mặt phẳng nền. Xích vĩ đo bắc–nam: +90° cực bắc, 0° xích đạo trời, −90° cực nam. Xích kinh đếm về đông từ điểm xuân phân, thường 0–24 giờ.

Với sao trong một hệ tham chiếu chọn trước, các số không đổi theo vòng quay địa phương như phương vị. Tuy nhiên, chuyển động riêng và mốc vị trí vẫn quan trọng. Mặt Trời, Mặt Trăng, hành tinh có xích kinh–xích vĩ đổi theo chuyển động; điểm nhìn tại mặt đất cũng có thị sai, rõ nhất với trăng.

Góc giờ đo khoảng tới kinh tuyến theo hướng tây. Cùng giờ sao địa phương, nó nối lưới xích đạo với thời điểm và hướng của người quan sát.

Hoàng đạo và hành tinh

Hoàng đạo là mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất chiếu lên thiên cầu, nghiêng khoảng 23,44° với xích đạo trời. Kinh độ đếm 0–360° từ điểm xuân phân; vĩ độ là góc bắc–nam so với hoàng đạo.

Mặt Trời có vĩ độ địa tâm gần 0°, hành tinh và trăng thường nằm gần dải này; trăng lệch khoảng 5° do quỹ đạo. Giao hội và xung đối được diễn tả bằng hiệu kinh độ. Ly giác thật lại cần góc cầu với cả vĩ độ, không chỉ trừ hai kinh độ.

Kinh độ Mặt Trời biểu kiến 90° gắn chí tháng 6, 180° gắn phân tháng 9. Những thời điểm này là định nghĩa thiên văn chung, không tự dự báo mùa mưa hoặc lịch lễ hội.

Chuyển giữa các hệ

Các lưới mô tả cùng hướng bằng cách nghiêng và xoay. Chuyển xích đạo sang chân trời cần vĩ độ và giờ sao địa phương; đổi địa tâm sang tại người quan sát còn cần thị sai phù hợp. Khác biệt đó không biến mất chỉ vì cùng dùng xích kinh–xích vĩ.

Xích vĩ gần vĩ độ nơi đứng cho đường qua gần thiên đỉnh. Xích vĩ lớn hơn có thể qua kinh tuyến phía bắc, nhỏ hơn về nam. Vì vậy ở Hà Nội, Hạ Long, “càng bắc càng cao ở nam” không đúng cho mọi sao. Tính quanh cực cũng phải xét từng sao.

Góc nghiêng hoàng đạo nối hai hệ lớn và giúp hiểu vì sao trăng tròn mùa đông bắc thường cao hơn mùa hè. Quỹ đạo nghiêng và chu kỳ nút của trăng làm các đợt khác nhau thêm.