지평좌표계

지평좌표계(horizontal coordinate system)는 관측자의 지역 지평선을 기본면으로 사용하여 구면좌표계의 두 각도인 고도와 방위각을 정의하는 천구좌표계이다. 따라서 지평좌표계는 때때로 az/el 시스템,^[1] alt/az 시스템, 또는 alt-azimuth 시스템 등으로 불린다. 망원경의 경위대에서는 기기의 두 축이 고도와 방위각을 따른다.^[2]

지평 좌표는 관측자를 중심으로 하는 천구를 사용한다. 방위각은 지평선의 진북점(때로는 남쪽점)에서 동쪽으로 측정되며, 고도는 지평선 위의 각도이다.

정의

이 천구좌표계는 하늘을 두 개의 반구로 나눈다: 물체가 지평선 위에 있어 보이는 상부 반구와, 물체가 지평선 아래에 있어 지구가 시야를 가리기 때문에 보이지 않는 하부 반구.^[a] 반구들을 나누는 대원을 천문학적 지평선이라고 부르는데, 이는 지역 중력 벡터(수직 방향)에 수직인 평면을 가진 천구 상의 대원으로 정의된다.^[3][a] 실제로는 지평선은 수은 연못과 같이 잔잔한 액체 표면에 접선인 평면으로 정의되거나, 황소 눈 수준기를 사용하여 정의될 수 있다.^[4] 상부 반구의 극을 천정이라 하고 하부 반구의 극을 천저라고 한다.^[5]

다음은 두 가지 독립적인 지평 각 좌표이다:

• 고도(alt. 또는 고도각^[b]), 때때로 표고(el. 또는 표고각^[c]) 또는 겉보기 높이라고도 불리며, 물체와 관측자의 지역 지평선 사이의 각도이다. 보이는 물체의 경우, 0°에서 90° 사이의 각도이다.^[d]
• 방위각(az.)은 지평선을 기준으로 물체의 각도로, 일반적으로 진북에서 측정되며 동쪽으로 증가한다. 예외로는 ESO의 FITS 규약에서 남쪽에서 측정되어 서쪽으로 증가하거나, Sloan Digital Sky Survey의 FITS 규약에서 남쪽에서 측정되어 동쪽으로 증가하는 경우가 있다.

지평좌표계는 지심좌표계와 혼동해서는 안 된다. 지평좌표는 관측자의 방향을 정의하지만 원점의 위치는 정의하지 않는 반면, 지심좌표는 지심천구좌표계와 대조적으로 지구 표면의 원점 위치를 정의한다.

일반적인 특징

지평좌표계는 별이 아닌 지구상의 한 위치에 고정되어 있다. 따라서 하늘에 있는 물체의 고도와 방위각은 시간이 지남에 따라 변하는데, 이는 물체가 지구의 자전과 함께 하늘을 가로질러 움직이는 것처럼 보이기 때문이다. 또한, 지평좌표계는 관측자의 지역 지평선으로 정의되기 때문에,^[a] 같은 시간에 지구상의 다른 위치에서 관측되는 동일한 물체는 고도와 방위각이 다른 값을 갖는다.

지평선상의 방위점들은 유용한 참고가 되는 특정 방위각 값을 갖는다.

방위점의 방위각 값

방위점	방위각
북쪽	0°
동쪽	90°
남쪽	180°
서쪽	270°

지평좌표는 하늘에 있는 물체의 뜨고 지는 시간을 결정하는 데 매우 유용하다. 물체의 고도가 0°일 때, 그것은 지평선에 있다.^[a] 그 순간 고도가 증가하면 뜨는 것이고, 고도가 감소하면 지는 것이다. 그러나 천구상의 모든 물체는 항상 서쪽으로 나타나는 일주 운동에 영향을 받는다.

북쪽 관측자는 천체의 방위각을 고려하여 고도가 증가하는지 감소하는지 결정할 수 있다:

• 방위각이 0°에서 180° 사이(북-동-남)이면 물체는 뜨는 중이다.
• 방위각이 180°에서 360° 사이(남-서-북)이면 물체는 지는 중이다.

다음과 같은 특수한 경우가 있다:^[a]

• 북극점에서 볼 때는 모든 방향이 남쪽이고, 남극점에서 볼 때는 모든 방향이 북쪽이므로, 두 위치 모두에서 방위각은 정의되지 않는다. 어느 극에서든 별(또는 고정된 적도 좌표를 가진 모든 물체)은 일정한 고도를 가지므로 결코 뜨거나 지지 않는다. 태양, 달, 그리고 행성들은 극에서 볼 때 적위가 계속 변하기 때문에 일년 동안 뜨거나 질 수 있다.
• 적도에서 볼 때, 천구의 극에 있는 물체는 지평선에 자리 잡고 고정된 지점에 머문다.

같이 보기

• 방위각
• 천구좌표계
  • 천구좌표계 § 좌표 변환
• 지심좌표
• 지평선
• 수직과 수평
• 자오권
• 육분의
• 태양 적위
• 구면좌표계
• 수직권
• 천정

내용주

1. 설명된 특수한 조건은 기하학적 지평선에 대해서만 엄격하게 참이다. 즉, 해수면에 있는 관측자에게 완벽하게 매끄러운 대기 없는 지구에서 나타나는 지평선이다. 실제로는 지구 곡률로 인해 겉보기 지평선은 약간의 음의 고도를 가지며, 관측자가 해수면 위로 올라갈수록 그 값은 더 음수가 된다. 또한, 대기 굴절은 지평선에 매우 가까운 천체가 대기가 없을 때보다 약 0.5도 더 높게 보이게 한다.
2. 길이 단위의 선형 고도와 혼동하지 말 것.
3. 길이 단위의 선형 표고와 혼동하지 말 것.
4. 대안적으로, 고도 대신 천정각을 사용할 수 있는데, 이들은 여각이다 (고도각과 천정각의 합은 90°이다).