黃道座標與赤道座標轉換
黃道座標系統,是以黃道做為基準平面的天球座標系統。黃道是由地球上觀察太陽一年中,在天球上的視運動所橫 越的路徑,也就是地球繞太陽公轉的軌道平面在天球上的投影。在黃道上的緯度稱為黃緯,符號為 β,以北方為正 值。在黃道上的經度稱為黃經,符號為λ,由西向東量度,從0°至360°。像赤道座標系統中的赤經一樣,以春分點 做為黃經的起點。這個座標會因為歲差的影響而使恒星的位置逐漸移動,所以使用時必須說明參考的曆元。通常采 用的是J2000.0的曆元,但是也可以參考當天的暫態分點。
這個座標特別適合標示太陽系內天體的位置,大多數的行星(水星和冥王星除外)和許多小行星的軌道平面對黃道的 傾斜角都很小,所以她們的黃緯值(β)都不大。
天球座標系統的轉換
下面的公式是參考
λ 和 β 代表黃經和黃緯
α 和 δ 代表赤經和赤緯
ε = 23.439 281° 是地球自轉軸的傾角,也就是黃道與赤道間的夾角。
1、黃道座標轉換為赤道座標
赤經 α 和赤緯 δ 可以下面的公式得到:
那麼從黃道座標轉為赤道座標的運算可以轉換為下面的形式:
sin δ = sin ε * sin λ* cos β + cos ε * sin β
cos α * cos δ = cos λ * cos β
sin α * cos δ = cos ε * sin λ * cos β - sin ε * sin β
因為正弦和余弦的解不是唯一的,所以必須要三個公式都能滿足的解才是正解。
2、赤道座標轉換為黃道座標
sin β = cos ε * sin δ - sin α * cos δ * sin ε
cos λ * cos β = cos α * cos δ
sin λ * cos β = sin ε * sin δ + sin α * cos δ * cos ε
特別注意:
或許有些人試圖簡化前面二個等式,但因為正弦和余弦的解不是唯一的,這樣做並不是明智的方法,因為當反三角 函數被執行時,對應的角度會受到限制,就需要第三個公式來協助判斷與選擇。例如,
在第二個公式的赤經值α, 可以經由消除cosδ 使等式左邊只剩下tan α,或是放棄第三個等式,只利用第二式 cos α = cos λ cos β / cos δ。 在一些直接的運算下,他可能會將你引入歧途,例如當cos(-1),通常角度會在0° 和180° 之間,但是赤經 α 的範圍 是360°,sin(-1) 和 tan(-1) 的範圍也是180°,所有這些函數在它們的極限值附近的誤差都會明顯的增大。
在實務上,靠近黃道的天體,你可以正確的判斷赤經α的象限,因為它會與黃經λ在同一個象限中(但是必須排除靠 近極點的)。但是,一般的應用程式不易編排,這必須要用人工來處理。
3、演算法
如果是利用電子電腦來處理運算,最好利用直角座標轉換為極座標(R-P)和極座標轉換成直角座標(P-R)的函數功 能(在多數的科學用電腦都有這些函數),這樣能避免上述所有的問題,並且能額外的提供一份明確的清單供查核
那麼從黃道座標轉為赤道座標的運算可以轉換為下面的形式:
[*]將上面三個公式在等號右邊的項目做轉換 運用 R-P 的轉換將 cos α cos δ 成為 X 的數值, sin α cos δ 成為 Y 的數值
[*]答案中角度的部份是方位角,範圍是完整的 0° 至 360° (或是 -180° 至 +180°),稍後可以除以15轉為“時”。
[*]再度使用R-P 的轉換將最後答案中的徑度量轉換成 X 的數值,並將 sin δ 轉換成第一個公式的Y數值。
[*]答案中角度的部份是高度,範圍在 -90° 至 +90°之間。 徑度量的數值必須正好是1,如果不是1你的計算一定是錯了!
我們知道黃赤交角的常數是23.439281°(23°26′21.4116″),也即是“黃赤大距”。
如果要求得精確之數,可以用公式: (黃赤交角)= 23°26′21″.4116 - Δ
而Δ = 46″.845T + 0.0059T² - 0.0018T³
T(弧秒 )= (JD - 2415020) ÷36525
JD=儒略日
注意:單位要統一。
计算真的不容易,用3D软件做投影比较快。
天機版主就是強^^
大爱!!!!
黃道:古人認為太陽繞地球而行,人們從地球看成太陽一年在天球上移動一圈,稱其移動的路線為黃道;實際上是地球繞行太陽公轉的軌道平面與天球相交的大圈,即太陽周年視運動的路線在天球上的路徑為黃道。
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