宇宙是一本用數學語言寫成的書。只有學會它的語言，我們才能讀懂它，否則只能在黑暗的迷宮中瞎逛。
為了定量描述物體的位置及其變化，需要用到座標系。在探索外太空時，天球座標系就尤為重要了。
天球座標系是以天極和春分點作為天球定向基準的座標系。根據不同需要，分有地平座標系，第一赤道座標系（時角座標系），第二赤道座標系（赤道座標系），黃道座標系等。
地平座標系
基本平面是地平圈，「極」是天頂z。在地平座標系中，設天體為σ。過天頂z、天體σ和天底z』的大圓zσz』與地平圈wsen垂直，相交於h點，zσh叫做「天體σ地平經圈」。它在地平圈上的弧度nh叫做「天體σ方位角」，記為a，由n點按順時針方向計量，由0°量到360°。天體σ的另乙個座標是zσ弧，叫做「天頂距」，記為z，由天頂往下計量，從0°量到90°。
特點：地平座標系是直接定義的，便於實現，易於進行直接觀測；
對於不同觀測者，彼此的天頂、地平均不同，同一天體的地平座標也不同，具有地方性；
天體具有週日運動，其視位置不斷變化，並且是非線性的，具有時間性；
地平座標系與測站和觀測時間均有關。
時角座標系
用赤緯和時角兩個座標來表示天體在天球上的位置。
定義：赤緯δ：由赤道沿時圈向天體量，0º~±90º，向北為正，向南為負。
時角t：①點q起算，沿赤道向西量，0º360º，或024小時；②點q』起算，分別沿赤道向東、西量，0º±180º，或0±12小時，向西為正，向東為負。
特點：赤緯δ與測站、週日視運動無關；
時角t與測站有關，具有地方性；
時角t與週日視運動有關，具有時間性；
常作為地平與赤道座標系轉換時的過渡座標系。
赤道座標系
基本平面是赤道面，「極」是北天極。在赤道座標系中，過北天極p、天體σ和南天極p』的大圓，pσp』垂直於赤道面γqq』且與γqq』交於t，pσtp』就是天體σ的赤經圈或叫「時圈」。赤道上的qt弧叫做「時角」，記為t，從子午圈上q點開始，按順時針方向計量。赤道上的γ點是春分點，γt弧是天體σ的乙個座標，叫做」赤經」，記為α，從春分點開始，按逆時針方向計量。在時角t和赤經α的測量中，計量單位都是時、分、秒，記為h、m、s。天體σ的另乙個座標叫做「赤緯」，記為δ，從赤道向兩極度量，從0量到90，在赤道以北的天體記為「+」，在赤道以南的天體記為「-」。
特點：座標原點（春分點）隨天球一起轉動；
赤經、赤緯與地球自轉無關（與時間無關）；
赤經、赤緯與測站無關；
各種星表和天文曆表中通常列出的都是天體在赤道座標系中的座標，以供全球各地觀測者使用。
黃道座標系
基本平面是黃道面，「極」是北黃極。在黃道座標系中，經過黃極п、天體σ和南黃極п』的大圓пσп』垂直於天球黃道面γee』，且與黃道交於l，пσп』就是天體σ的「黃經圈」。黃道上的γ是春分點，γl弧是天體σ的乙個座標，叫做「黃經」，記為λ，由春分點γ開始，在黃道上沿反時針方向計量，由0°量到360°。天體σ的另乙個座標是lσ弧，叫做黃緯，記為β，由黃道向兩極度量，從0°量到90°，在黃道以北的天體記為「+」，在黃道以南的天體記為「-」。
特點：座標原點（春分點）隨天球一起轉動；
黃緯β、黃經l與測站無關；
緯β、黃經l與週日視運動無關；
主要在理論天文學中用來研究太陽系內各天體的位置和視運動規律。
wgs84座標系
一種國際上採用的地心座標系。座標原點為地球質心，其地心空間直角座標系的z軸指向bih （國際時間服務機構）1984.o定義的協議地球極（ctp)方向，x軸指向bih 1984.0的零子午面和ctp赤道的交點，y軸與z軸、x軸垂直構成右手座標系，稱為2023年世界大地座標系統。
j2000座標系
在j2000時刻的天赤道與二分點用來定義天球參考座標系，該參考座標系也可寫作j2000座標或簡單記為j2000。指的是儒略日期tt時2451545.0，或是tt時2023年1月1日12時，即相對於tai的2023年1月1日，11:59:27.816或utc時間2023年1月1日11:58:55.816。
雙球座標系 天球中兩個經典座標系的換算
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GNSS原理與應用第二週作業天球座標系
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