Phần I : Các khái niệm cơ bản

I.Các hệ toạ độ cơ bản trong thiên văn học

Trong thiên văn, để xác định chính xác vị trí của các thiên thể trên bầu trời nguời ta xây dựng các hệ toạ độ. Theo đó, mỗi thiên thể có một toạ độ nhất định.

1.Thiên cầu

Thiên cầu lμ một hình cầu tuởng tuợng mμ tâm lμ Trái Đất. Bởi vì các thiên thể ở rất xa chúng ta nên coi mặt cầu chứa các thiên thể.

Ngoμi ra, các nhμ thiên văn còn xây dựng các thiên cầu phụ. Tại đó, các hình chiếu của các thiên thể trong thiên cầu phụ tuơng đuơng với hình chiếu của thiên thể trong thiên cầu chính.

2.Sự quay của nhật động

Do sự quay của Trái Đất , các thiên thể mọc ở phía Đông, lặn ở phía Tây. Quá trình nμy cứ tuần hoμn theo thời gian ngμy qua ngμy. Hầu hết các ngôi sao ở rất xa coi vị trí của chúng không thay đổi vμ đựơc gắn chặt vμo

thiên cầu. Vì vậy chúng ta tửơng t−ợng rằng thiên cầu đang quay. Chiều quay của thiên cầu nguợcvới chiều quay của Trái Đất. Sự quay của thiên cầu trong một ngμy gọi lμ nhật động.

3.Các điểm, đuờng vμ vòng cơ bản trên thiên cầu

- Cực vũ trụ: Thiên cầu không phải quay ngầu nhiên mμ quay quanh một trục gọi lμ trục cực. Cực nμy cắt thiên cầu tại hai điểm gọi lμ hai cực vũ trụ : cực vũ trụ Bắc vμ cực vũ trụ Nam.

Hiện nay cực vũ trụ Bắc gần với sao Bắc cực. Do hiện tuợng tiến độngvμ chuơng động của Trái Đất mμ sao alpha trong chòm sao Tiểu Hùng chỉ cách cực vũ trụ bắc khoảng 10, nh−ng tuơng lai, cực Trái Đất sẽ di chuyển vμ chỉ gần một sao khác. Ngôi sao nμy sẽ thay thế sao Alpha Tiêu Hùng để trở thμnh sao Bắc cực mới.

Quỹ đạo vị trí thiên cực bắc trên bầu trời theo thời gian

-Đuờng chân trời: Mặt phẳng ngang, hay mặt phẳng chân trời, cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi lμ đuờng chân trời.

-Đuờng thẳng đứng: Đuờng thẳng vuông góc với mặt phẳng chân trời vμ cắt mặt phẳng chân trời tại vị trí nguời quan sát gọi lμ đuờng thẳng đứng. Đuờng thẳng dứng cắt thiên cầu tại một điểm gọi lμ thiên đỉnh.

-Xích đạo trời: Mặt phẳng xích đạo của Trái Đất kéo dμi vμ cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi lμ xích đạo trời.

-Kinh tuyến trời, vĩ tuyến nhật động: Vòng tròn lớn đi qua thiên cực Bắc, thiên đỉnh vμ thiên cực Nam của thiên cầu gọi lμ kinh tuyến trời.

Do nhật động các ngôi sao vẽ lên thiên cầu những vòng tròn song song với nhau. Những vòng tròn nμy gọi lμ vĩ tuyến nhật động. Vĩ tuyến nhật động nμo cμng gần cực thì chu vi vòng tròn cμng nhỏ.

-Những ngôi sao không bao giờ mọc vμ những ngôi sao không bao giờ lặn: Tại một vĩ độ nhất định trên bề mặt Trái Đất. Nếu điểm quan sát ở bán cầu Bắc của Trái Đất thì vùng không gian của thiên cầu chứa thiên cực Bắc đuợc giới hạn vòng vĩ tuyến nhật động trên thiên cầu mμ tiếp xúc với đuờng chân trời tại một điểm phía Bắc sẽ chứa những ngôi sao không bao giờ lặn.

Tuơng tự, vùng không gian của thiên cầu chứa thiên cực Nam ( quan sát viên ở thiên cực Bắc không nhìn thấy) đuợc giới hạn bởi vòng vĩ tuyến nhật động trên thiên cầu mμ tiếp xúc với đuờng chân trời tại một điểm phía Nam, sẽ chữa những ngôi sao không bao giờ mọc.

Chúng ta có thể định nghiã hiện tuợng tuơng tự đối với quan sát viên ở một điểm bất kỳ ở nam bán cầu.

-Thiên cầu Bắc vμ thiên cầu Nam: Xícdạo trời chia thiên cầu thμnh hai nửa: Nửa chứa thiên cực Bắc gọi lμ thiên cầu Bắc, nửa kia chứa thiên cực Nam gọi lμ thiên cầu Nam.

II.Các hệ toạ độ cơ bản

1.Hệ toạ độ đuờng chân trời.

Trong hệ toạ độ nμy, hai khái niệm cơ bản lμ mặt phẳngtrời vμ thiên đỉnh.

Những vòng tròn lớn qua thiên đỉnh vuông góc với đuờng chân trời gọi lμ vòng thẳng đứng.

Giả sử có một ngôi sao S trên thiên cầu. Toạđộ của sao S sẽ đuợc biểu diễn qua hai thông số: Độ cao vμ phuơng vị