أنظمة الإحداثيات الفلكية العامة

لتعيين موقع أي كائن في الفضاء بشكل منفرد، لا بد وأن يتطلب ثلاثة أرقام، باعتبار أن الفضاء ثلاثي الأبعاد. هذه الأرقام تتطابق مع الطول والعرض والارتفاع. على سبيل المثال، تعلمناه المدرسة، من نظام تعيين الإحداثيات، ومن الواضح أن هنالك عدداً لا يحصى من احتمالات إدخال نظام الإحداثيات coordinate system في الفضاء. وفي الممارسة العملية، يفضل علم الفلك والعلوم الأخرى التعامل  مع أنظمة معينة، والتي سيتم وصفها هنا. ويطلق على الأرقام التي تخص موقع او نقطة ، اسم احداثيات coordinates هذه النقطة.

عادة ما تستخدم وبارتياح الإحداثيات الديكارتية في التعاملات الطبيعية اليومية وهي أبعاد الطول والعرض والارتفاع. وتقاس من : نقطة تسمى الثلاثة متجهات متعامدة بعضها بعضاً، أو بالأحرى هي ثلاثة مستقيمات تسمى محاور والتي بنها زوايا قـوائم، تقليدياً . محاور تعطي الشعور بالاتجاهات لـ س، ص، ع. أو:

(."X", "Y", "Z")، بحيث تكون المحاور موجبة الاتجاه من يمين الإطار المستطيل. تختار كل من نقطة الأصل والمحاور في (الفضاء). يقع كل محورين في مستوى، وان تشكيل احداثيات المستويات الثلاثة بهذه الطريقة تمثل ميزة نظام الاحداثيات. والتي تسمى احياناً مستويات

(Y-Z..X-Z.X-Y)

فإذا أمكن قياس موضع كائن في السبق ذاته في كل اتجاه، فإن نظام الإحداثيات الديكارتية يكون عملياً جداً، على سبيل المثال، ففي كثير من العمليات، في علم الفلك، يمكن قياس الاتجاه من المراقب، أو الأرض، أو حتى النظام الشمسي، لكائن حيث يتم قياسه بدقة جيدة، وغالباً ما يكون على مسافة غير معروفة جيدا، ويتم قياس أفضل الاتجاهات، من أنصاف الخطوط المستقيمة من نقطة الأصل، بزوايا ابتداء من المحاور المرجعية، أو الأطر المرجعية.

يمكن تحديد موقع في الفضاء بواسطة بعده واتجاهه من النقطة المرجعية، يعني، أصل إطار المرجعية المحددة. وفي القضاء يعطى الاتجاه بواسطة زاويتين، جنباً إلى جنب مع المسافة، أي بثلاثة أرقام لتحديد الموقع. ويمكن اتخاذ هذه الأرقام الثلاثة كنظام إحداثيات وهو ما يسمى بنظام الإحداثيات الكروية spherical coordinate system.

يمكن من خلال نظام الإحداثيات الديكارتية أن نجد نظام الإحداثيات الكروية، من خلال الخطوات التالية :

ليكن المحور Z هو محور قطبي، بحيث يكون الاتجاه الموجب نحو الشمال، والاتجاه السالب نحو الجنوب من نظام الإحداثيات. وإن المستوى X-Y (هو عمودي على المحور القطبي) وهو المستوى الاستوائي لنظام الإحداثيات.

من أجل وصف أي اتجاه منفرد، نحتاج إلى تفضيل اتجاه من داخل المستوى الاستوائي، على سبيل المثال، المحور X من نظام الإحداثيات الديكارتية. والآن يحدد كل نظام إحداثيات بشكل منفرد من أصله، (لقول في المدرسة بأنها نقطة الأصل للمحاور 0،0) لكل من محوره القطبي أو المستوى الاستوائي (الأخير هو دائماً عمودي، وبالتالي يعطى من قبل محور واحد)، مع اتجاه المرجعية. وبالتالي فإن أي اتجاه منفرد يمكن أن يتميز بـ :

* الزاوية بين الاتجاه والمستوى الاستوائي، وغالباً ما تسمى بخط العرض ،b ،latitude في النظام . كما في الأمثلة أدناه.

* كل اتجاه يقع عمودياً على مستوى الاستواء، بما في ذلك محور القطبية. فإن هذا المستوى يقطع خط الاستواء مروراً بالأصل, وهو يوصف ببساطة من خلال زاوية من الاتجاه المشار إليه أعلاه، وغالباً ما تسمى خطوط الطول 1 ,longitude في نظام الإحداثيات.

وعليه فإن الإحداثيات الكروية من أي موقع والتي توصف في إطار مرجعية محددة من تلك الديكارتية بصيغ التحولات المسافة R هي :

X=R. cos b. cos1

Y =R. cos b. sin l

Z=R * sin b

R2=X2+Y2+Z2

tan 1 = Y/X

sin b=Z/R