仰望華夏星空，探究天人之際，我是雙魚戲水。從今天開始，我們進入一個新的系列課程：《弧角天星運算學》。今天是第一節(jié)，我們來了解一下，天球上的基本點與基本圈。
天球是假想的，以觀測者為中心，半徑無限長的球體。天體在天球上的視位置，是人們對于天體的視線，在天球上的投影，因此天球的半徑，是可以任意選取，而沒有影響的。也因此，天球上任意兩個天體之間的距離，一般都是指它們之間的角距離，亦即是它們對于觀測者的張角。因為，在天球上，線距離是沒有意義的。一般說來，天體離開地球的距離，都可看作是數(shù)學上的“無窮大”，因此，在地面上不同地方看同一天體的視線方向，可以認為是互相平行的?；蛘咭部梢苑催^來說，一個天體發(fā)射到地球上不同地方的光互相平行。因此，所有平行的方向，在天球上都相交，交于天球上的同一點。一般情況下，天球的中心就是觀測者的眼睛，但有時為了研究問題的方便，需要把球心假想移到地球中心，或者太陽的中心，這樣的天球，則分別稱為“地心天球”和“日心天球”，以示與一般天球有所區(qū)別。
要深入認識天球，必須先了解天球上的基本點和基本圈：
(1)天頂和天底: 通過天球中心O(觀測者的眼睛)作鉛垂線(即觀測者的重力方向)ZOZ′，與天球分別交于Z和Z′。Z正位于觀測者的頭頂上，好象是天球上的最高點，故稱Z為天頂。與Z相對的另一個交點Z′，必然位于觀測者的腳下，所以Z′稱為天底。因此，觀測者總是見不到天底的。
(2)真地平圈：通過天球中心O作一個與直線 ZOZ'相垂直的平面，即天球地平面，它與天球的交線是一個大圓，天文上稱之為“真地平線”或“真地平圈”，有時也可稱為“數(shù)學地平”。
（3）天極：恒星與太陽、月亮，每天都在作東升西落的旋轉(zhuǎn)運動。這本是地球白轉(zhuǎn)的反映，可是古人卻認為這是天球旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，并假想有一條天軸POP'，天球繞著天軸在均勻地轉(zhuǎn)動。實際上，POP'正是地球自轉(zhuǎn)軸的延長線。P與地球上的北極相對應，稱之為北天極，P'與地球南極對應，故稱為南天極。
(4)天赤道：通過天球中心O，作一個與天軸POP'相垂直的平面QQ'——天赤道面。顯然,它與天球的交線，也是一個大圓，稱之為天赤道。它實際上是地球赤道面的延伸。
（5）天子午圈：經(jīng)過天頂Z、北天極P、天底Z'作一平面，與天球的交線——天子午圈ZPZ'也是一個大圓。且南天極P'在天子午圈上。
(6)四方點：天子午圈與真地平有兩個交點:N、S，靠近北天極 P的 N 點，稱之為北點，與南天極P'較近的S，稱之為南點。實際上ON 正是觀測者所在地的正北方向，而OS為正南方向。天赤道QQ′與真地平亦有兩個交點，E、W，分別稱之為東點E和西點W。同樣，OE、OW也正是觀測者所在地的東、西方向。E、N 、W 、S，統(tǒng)稱為四方點。
(7)天卯西圈：過天頂Z、東點E、西點W，作一平面，與天球的交線，稱之為天卯酉圈，它也是一個大圓。易知，天底Z′，也必在天卯酉圈上。
其實，真地平、天子午圈、天卯西圈，是三個互相兩兩垂直的大圓。
必須指出，由于地面上不同地方的重力方向都不相同，所以，不同觀測者所作的天球都是不一樣的，或者說各地觀測者都有自己的“天頂、天底、真地平、天子午、天卯酉圈，及四方點，它們都具有強烈的“地方性”。
（8）黃道：通過天球中心O，作一與地球公轉(zhuǎn)軌道平面相平行的平面——黃道面，黃道面與天球的交線是一個大圓，稱之為黃道。黃道與赤道斜交，其交角稱為“黃赤交角”。用小寫希臘字母ε表示，現(xiàn)階段 ε≈23°27'。
（9）二分二至點：黃道與天赤道交于兩點?、?，分別稱為春分點和秋分點。從北半球上看來，當黃道按逆時針方向從天赤道之南穿到天赤道之北的交點即為春分點，另一個交點即為秋分點。
黃道上與春分點相距 90°，并位于天赤道以北的點，稱之為夏至點,記為?，而在天赤道之南的另一點則為冬至點，記為?。
(10)黃極：通過天球中心O，作一垂直于黃道面的直線KOK'，與天球交于K、K'兩點，K與北天極P 相近，稱為北黃極，反之與P'相近的K'，稱為南黃極。
