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银道坐标系

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艺术家描绘的银河系,显示出银经相对于太阳的关系
艺术家描绘的银河系,显示出银经相对于太阳的关系

银道坐标系,是以太阳为中心,并且以银河系明显排列群星的平面为基准的天球坐标系统,它的“赤道”是银河平面。相似于地理坐标,银道坐标系的位置也有经度和纬度。

银道坐标系使用太阳做为端点,银经“ℓ”的起点是从太阳到银河中心的铅直面,银纬“b”的起点是以太阳到银河中心的水平面。
银道坐标系使用太阳做为端点,银经“ℓ”的起点是从太阳到银河中心的铅直面,银纬“b”的起点是以太阳到银河中心的水平面。

许多的星系,包括我们太阳地球所在的银河系皆为盘状结构:我们能看到的多数银河系物质(除了暗物质)都紧挨着这个银道面。银河系本身也像地球一样有着自转轴,银道坐标系利用本身特性来定义坐标系统,也就是以太阳相对于银心(银河系中心)转动来决定银河系自转。

在任何天球坐标系都需要定义赤道和极点。银道坐标系也一样,需要一条垂直于赤道的子午线作为银经的起点。经由国际会议决定银道坐标系的银纬和银经分别以“b”和“l”标示,银极的银纬(b)是90°(b=+90°或b=−90°)。银纬~0°的天体,就位在银河系的盘面(亦即银道面)上,也就是在银河坐标的赤道附近[1]

如此一来,银道坐标系是在银道面及其自转的体系下划定天体位置,所以当这些天体随着银河系一起自转时,其坐标位置是固定的,然而一旦这些天体不随着银河系自转时,就会造成相对位置的改变,其银道坐标值也将随之改变。在银河系内的天体位置(具体说就是银道坐标)会保持着相对稳定,但是对银河系外天体而言,因为并未随着银河系一起自转的关系,便会在银道坐标系上产生显著的位置改变。例如考虑一个位置在银道面,并在自转轴后方的星系,也就是位置在银经l=180°。经过1亿1千万年,这个星系的位置将因银河系自转而变成银经l=0°(银纬不变)。因银道坐标系是以银河系决定的坐标系,在系外天体都会以银河系的自转周期,约2亿2千万年环绕银河系一周(不考虑星系自身运动)。

概念定义

概念上,银道坐标系也是球坐标,太阳位于银道面以北,银经的起点指向银河中心。银道坐标系没有像赤道坐标系的岁差现象,故不需标示历元。

但银道相对地球赤道与黄道都有明显倾角,而日地距离,甚至比邻星的距离相对于作为背景的银河系,其周年视差的变化(即相隔半年目标的视位置变化)还是微乎甚微的。但是对于天文爱好者平常观测的项目,甚至于天体发现等的情况下,亦很少会利用到银道坐标系。

银道面是整个银道坐标系的基本平面,所有银纬与之平行,银经与之垂直;银河系成员如恒星、暗物质与气体、尘埃等部绝大部分对称分布在银道面的两侧。太阳系位处在银道面以北112.7±1.8 光年(34.56±0.56 秒差距[1] 处,但因为距离银河系中心30,000光年之遥,相对来说还是非常接近银道面的。

银道面和天球的赤道面有123°的夹角,银纬(b)以0°至90°角度为单位度量,北银极银纬是+90°,位置在后发座,靠近牧夫座大角星附近;南银极的银纬是-90°,位置在南天的玉夫座

银经的度量由0°至360°,在银河系自转轴所在的射手座方向起计量,沿着银道面移动,经天鹅座(银经90°)、御夫座(银经180°)与南天的船帆座(银经270°)。

由于银道坐标系是球坐标,所以并未在银河系中定出一个基点,而只是以银河系的光度定出一个具体的方向和银道面。然而为定义银道面,必须经由银心(银河系中心)通过太空中便于计量的一个特殊点(太阳中心)。情况类似于在地理坐标系中需确认高度是在地平面之下或之上而必需选择的一个确切的观测点。

正式定义

1958年,国际天文联合会在第十届大会上定义了银道坐标系相对于赤道坐标系统的关系[2]

北银极定义在赤经12h 49m赤纬+27.4° ′ ″(B1950历元),银经0度是相对于赤道极位置角123°的大圆半球,银经增加的方向与赤经增加的方向相同。银纬向银北极方向的增加是正值,银极的纬度是±90°,银河赤道的纬度是0度[3]

换算成2000.0历元的坐标,北银极位于赤经12h 51m 26.282s,赤纬+27° 07′ 42.01″(2000.0历元),银经0度的位置角是122.932°.[4]

银经和银纬0度在天球上的位置在赤经17h 45m 37.224s,赤纬−28° 56′ 10.23″(2000.0历元)。

这与无线电波源射手座A*,银河系中心具体的最佳标示物,有少许的差异。射手座A*的位置是赤经17h 45m 40.04s,赤纬−29° 00′ 28.1″(2000.0历元),或是银经359° 56′ 39.5″,银纬−0° 2′ 46.3″[5]

银河系的银河自转曲线。垂直轴是相对于银河中心的自转速度,太阳以黄色的小点标示。观测到的速度以蓝色曲线表示,根据恒星和气体的质量预测的速度用红色的曲线表示,观测的散乱值以灰色的线段表示。两者的差异归咎于暗物质或修正的引力定律[6][7][8]。
银河系的银河自转曲线。垂直轴是相对于银河中心的自转速度,太阳以黄色的小点标示。观测到的速度以蓝色曲线表示,根据恒星和气体的质量预测的速度用红色的曲线表示,观测的散乱值以灰色的线段表示。两者的差异归咎于暗物质或修正的引力定律[6][7][8]

银河的自转

太阳在距离银河中心8,000秒差距之处围绕着银河中心,而它的路径是接近圆形的轨道,速度为220公里/秒[9],这与距离银河中心与太阳相似的天体速率是一致的。结果,以银河系为基准的银道坐标系就以太阳为中心建立。但是,在银河系内其它的天体,依据自身的距离以不同的速率绕着银河中心公转,以已知质量预测的自转速率与观测到的不同,如同银河自转曲线所显示的,并且这个差异被归咎于暗物质,虽然其它的解释也陆续的被提出,像是引力定律的修正,自转速率不同对自行的贡献等等。

在夜空中恒星密度的各向异性使银道坐标系成为协调与划分的有利工具,这两者都要求恒星在低银纬的分布是高密度,而在高银纬的分布是低密度。
在夜空中恒星密度的各向异性使银道坐标系成为协调与划分的有利工具,这两者都要求恒星在低银纬的分布是高密度,而在高银纬的分布是低密度。

相关条目

参考文献

  1. ^ Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with Your Calculator 3rd. Cambridge University Press. 1988: 32; Figure 8 [2009-05-17]. ISBN 0521356997. (原始内容存档于2013-12-31). 
  2. ^ replacing an older system introduced in the 1930s.User Manual: The Galactic Coordinate System. Where is M13?. Think Astronomy. 2007 [2008-02-07]. (原始内容存档于2016-09-23). 
  3. ^ James Binney, Michael Merrifield. Galactic Astronomy. Princeton University Press. 1998: 30–31 [2009-05-17]. ISBN 0691025657. (原始内容存档于2013-12-31). 
  4. ^ Reid, M.J.; Brunthaler, A. The Proper Motion of Sagittarius A*. The Astrophysical Journal (The American Astronomical Society). 2004, 616 (2): 883 [2008-02-07]. doi:10.1086/424960.  [永久失效链接]
  5. ^ Data and scientific papers about Sagittarius A*. [2009-05-17]. (原始内容存档于2019-07-01). 
  6. ^ Peter Schneider. Extragalactic Astronomy and Cosmology. Springer. 2006: 4, Figure 1.4 [2009-05-17]. ISBN 3540331743. (原始内容存档于2014-07-04). 
  7. ^ Theo Koupelis, Karl F Kuhn. In Quest of the Universe. Jones & Bartlett Publishers. 2007: 492; Figure 16-13. ISBN 0763743879. 
  8. ^ Mark H. Jones, Robert J. Lambourne, David John Adams. An Introduction to Galaxies and Cosmology. Cambridge University Press. 2004: 21; Figure 1.13 [2009-05-17]. ISBN 0521546230. (原始内容存档于2014-07-04). 
  9. ^ F. Combes, Keiichi Wada. Mapping the Milky Way and the Local Group. Mapping the Galaxy and Nearby Galaxies. Springer. 2008: 19. ISBN 0387727671. 

外部链接

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