銀河座標系統的中心在哪裡?

傅雲欽  2017.06.11

2017.06.11 03:41:45太陽的銀河座標:銀經 -178°42'01.6",銀緯 -8°48'00.0"

何天文座標系統都假想有一個巨大的天球。只有觀察者所在的星球在天球裡面,其餘的星球都在天球外面。每個星球,不管遠近,與天球中心的連線都會與天球的「球殼」相交於一點。也就是,每一個星球都在天球的「球殼」上都有一個特定的「投影點」。

在天球上劃上x和y兩條軸線可形成一個經緯網。藉此,各個星球在天球「球殼」的投影點都可以有一個座標,作為該星球的座標。天球是一個直徑無限大的三維空間,星球也處在三維的空間。但天文的座標只提供星球的方位(經緯),不管遠近,因此是二維的。只要知道二維的座標,就可在天球上找到星球的位置。

因此,天球座標系統有三個重要因素要決定。一是天球的中心(也就是投影的中心)在哪裡。二是投影完畢之後,劃定經緯線的基準是什麼。三是經緯度的起點在哪裡。作法有很多,因而形成不同的天文座標系統。

赤道座標系統」以地心(地球中心)為中心。其經緯線以地球自轉軸為基準,定出天球赤道面。緯度以天球赤道為起點。經度以春分點為起點。這個座標系統用在與地球自轉有關的天文操作。

地平坐標系統」以觀察者為中心。經緯線以觀察者與地心的連線為基準,定出地平面。緯度(高度角、仰角)以地平面為起點。經度(方位角)以觀察者所在的赤經線(子午線)的北極端為起點。這個座標系統用在與觀察者本身有關的天文操作。

黃道座標系統」以地心(地球中心)為中心。其經緯線黃道面為基準。緯度以天球黃道為起點。經度以春分點為起點。這個座標系統用在與太陽運行有關的天文操作。

以上三種座標系統的天球中心都在地球。它們主要還是處理與地球或太陽比較有關的天文現象。至於要分析太陽系以外較大尺度的天文現象,如銀河現象、超銀河(超星系)現象,就要用較大尺度的座標系統。因此,有所謂「銀河坐標系統」和「超銀河(超星系)坐標系統」。前者的經緯線以銀河平面為基準。緯度以銀河平面為起點。經度以銀河中心(人馬座方向)為起點。後者超星系平面為基準。緯度以超銀河平面為起點。經度以銀河平面與超銀河平面的交點為起點。

問題是「銀河坐標系統」和「超銀河坐標系統」的中心在哪裡?照道理應該分別以銀河中心、超銀河中心為中心。這樣才能由座標看出各星體在銀河、超銀河中的位置,並分析星球在其中運行情形。

不過,國際天文聯合會似乎不是這樣做。該會把銀河北極定在赤經12h51.4m,赤緯 +27.13°2000.0曆元),即后髮座一帶。把銀河南極定在赤經0h51.4m,赤緯 -27.13°(2000.0曆元),即玉夫座一帶。這種定義銀河南北極的方法真是奇怪。正確的作法應該在銀河平面找一個點,然後把垂直於這個點的軸的兩端當作銀河的南北極。不是嗎?怎麼會以地球的視角(赤道座標)去決定銀河的南北極呢?

依國際天文聯合會就銀河南北極的定義,銀河南北極的連線與銀河平面的交叉點在哪裡呢?銀河南北極的赤經剛好相差12h,而赤緯一北一南,剛好與天球赤道等距。那麼,銀河南北極的連線不是剛好通過地心嗎?也就是,地球是銀河座標系統的中心。

銀河座標系統以銀河為尺度,尺度較大。地球和太陽之間的距離對於整個銀河系來說,微不足道。從太陽系以外的恆星看地球和太陽,地球和太陽簡直是在同一個小點之內。因此,銀河座標系統以太陽為中心或以地球為中心,可說無分軒輊。因此,有人說銀河座標系統以太陽為中心。

不過,如果銀河座標系統要適用到太陽系內的星球,因太陽系內的星球彼此間的距離,比起遙遠恆星,可說近多了,天球的中心放在不同的地方,太陽系內星球的座標就不相同。這是要注意的地方

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