地学Ⅱ›天体と宇宙

天体の座標系

Celestial Coordinates

天球とは何か
💡 空を巨大な球と考えよう
①夜空の星が同じ距離にあると仮定した仮想の球 = 天球
②地球の自転 → 天球が1日に1回転するように見える
③天球の中心 = 観測者 / 天球赤道 = 地球赤道の延長
④天球北極 = 地軸北の延長線が天球と交わる点(北極星付近)
⑤星の位置を表現するため座標系が必要

比較

📊地平座標系 vs 赤道座標系
区分地平座標系赤道座標系
基準観測者の地平線天球赤道
座標1方位角(A)赤経 α(時間)
座標2高度(h)赤緯 δ(度)
時間変化時間で変わる変わらない
用途観測時の位置確認星カタログ·天文台
日周運動と時角
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🌍 核心の関係
①天球北極の高度 = 観測者の緯度φ(ソウル:φ=37.5° → 北極星高度=37.5°)
②時角H = 子午線から西向きに測った角
③H=0 → 星が子午線上 = 南中(最高高度)
④星は東から昇り南中後西へ沈む
⑤恒星時(ST) = 赤経(α)+ 時角(H)
南中高度の計算
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南中高度の公式
h南中 = 90° - |φ - δ|
南中高度 = 90° − |緯度 − 赤緯|
📐 ソウルでの南中高度の例
①ソウルの緯度 φ = 37.5°
②夏至の太陽(δ = +23.5°):h = 90° − |37.5° − 23.5°| = 76°
③冬至の太陽(δ = −23.5°):h = 90° − |37.5° −(−23.5°)| = 29°
④夏に太陽が高く昇り冬に低く昇る理由!
周極星と全没星
周極星条件
δ > 90° − φ
赤緯が(90°−緯度)より大なら沈まない星
全没星条件
δ < φ − 90°
赤緯が(緯度−90°)より小なら昇らない星
🌟 ソウルの例
①ソウル(φ=37.5°):周極星条件 δ > 52.5° → 赤緯52.5°以上は沈まない
②全没星条件 δ < −52.5° → 赤緯−52.5°以下は昇らない
③赤道(φ=0°):周極星·全没星なし
④北極(φ=90°):δ>0°は全て周極星で24時間観測可
総まとめ
南中高度
h = 90° - |φ - δ|
南中問題の核心公式
🎯 試験ポイント
①南中高度 = 90° − |φ − δ|(必ず暗記!)
②天球北極高度 = φ(緯度)
③周極星:δ > 90° − φ(沈まない)
④全没星:δ < φ − 90°(昇らない)
⑤恒星時(ST) = α(赤経)+ H(時角)