赤道坐标系
赤道坐标系
equatorial coordinate system
一种天球坐标系。过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天球赤道面，它与天球相交而成的大圆称为天赤道。赤道面是赤道坐标系的基本平面。天赤道的几何极称为天极，与地球北极相对的天极即北天极，是赤道坐标系的极。经过天极的任何大圆称为赤经圈或时圈；与天赤道平行的小圆称为赤纬圈。作天球上一点的赤经圈，从天赤道起沿此赤经圈量度至该点的大圆弧长为纬向坐标，称为赤纬。赤纬从0°到±90°计量，赤道以北为正，以南为负。赤纬的补角称为极距，从北天极起，从0°到180°计量。
由于所取主点以及随之而来的经向坐标的不同，赤道坐标系又分第一赤道坐标系和第二赤道坐标系。第一赤道坐标系又称时角坐标系，与观测者有关。主点取为天赤道与观测者的天顶以南那段子午圈的交点。从主点起沿天赤道量到天球上一点的赤经圈与天赤道交点的弧长为经向坐标，称为时角。时角从0°到±180°或从0h到±12h计量，向东为负，向西为正。天体因周日视运动，时角不断变化。第二赤道坐标系或简称赤道坐标系，主点取为春分点。从春分点起沿天赤道逆时针向量到天球上一点的赤经圈与天赤道交点的弧长为经向坐标，称为赤经。赤经从0°到360°或从0h到24h计量。天体的赤经和赤纬，不因周日视运动或不同的观测地点而改变，所以各种星表通常列出它们。
【赤道坐标系在古代中国】
赤道天球坐标系在古代中国被称为浑天系，它是将天地看作一个整体，将这个整体比做一枚鸡卵，将地球比做卵中黄，将环绕地球的天穹比做卵白和卵壳。浑天系是以地体为天地的球心，以南、北两天极为轴心，亦即天地的中心；以缘地球表面向四周延伸的太空为上下四方。以北天极为上，以南天极为下，以与地球赤道相平行的二十八宿为圆形天道，以将二十八宿所标示360度等分的十二辰为划分时间的坐标，并在这一立体的“卵壳”上标示日月星辰的运行度数。正如李勇先生所指出：（由十二支标示的）“天空十二辰对观测者而言是随整个天球参与周日和周年运动。”随整个天球，即是随整个地球参与周日和周年运动。因为整个天球是整个地球全方位向天穹的延伸。正如古代中国天文学典籍《太玄经》所说：南极与北极是天轴所在的处所，天旋地转由此而起，就象车轮有车轴，所以能自行旋转。众星全都移动，惟独北极固守中央不变换位置（古人所讲的用于标识北天极位置的北极星只是相对不移动位置，其实自古至今作为天轴轴心的北极星也是换了好几个的）。因此得知北极星的位置居于天地的中心，天地是倾斜的，所以（在人的视觉中）极在正北。极就象转轴的轴心，以（相对的）静经历（不停歇的）动，计量出十二时。这一体系所认知的时空背景是以“极”为枢纽（中心），“时乘十二”。一年的十二月、一日的十二时，都是以极为中心对二十八宿的十二等分。用现代科学的语言讲就是以“极”为中心对地球赤道和天球赤道360度的十二等分。
【古代中国天文学赤道坐标系的独特性】
古代中国天文学的独特性在于，①六、七千年以前就建立起沿用至今的赤道坐标系；②根本没有地平系统；③与黄道坐标系没有关系。这一独特性使“中国天文学作为一个体系在着眼点和洞察力方面都跟西方天文学有显著的不同。”
1.以“地体为天地的球心”不同于西方的“地心说”
古代中国天文学赤道坐标系的“以地体为天地的球心”，与西方的“地心说”有着本质的区别。西方地心说认为，地球静止地居于宇宙的中心，太阳、月亮、行星和恒星都绕地球转动。在古代西方当时观测精度不高的情况下，地心体系大致能够解释行星的视运动，并据此编出了行星的星历表。赤道坐标系的 “以地体为天地的中心”，却不是将地球认作静止的，更不是将地球认作宇宙的中心。
在将地球作为一个天体这一问题上，中国古代的先哲们，是把地球和木火土金水五大行星等同看待。认为“地体”与五大行星是同一类物质。如《素问》就明确指出：“观五星之东转，则地体左行之理昭然可知也。”“地为人之下。太虚之中者也。” 是“太虚之中一物尔。”这两段引文的意思是：观测木火土金水五大行星自西向东旋转，那么地体自右向左运行是明明白白可以认知的。地体在人的脚下，太空之中。不过是太空之中的一个物体罢了。《尚书·考灵曜》也指出：“地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行不自觉也。”地就象一条航行着的大船，人坐在船中，关着窗户，船在行驶，人却觉不出来。《列子·天瑞》则说：“运转靡已，大地密移，畴觉之哉！”地球是不断地旋转着，只是人的感官不能觉察。《春秋纬·元命苞》记述了：“天左旋，地右动。”《春秋纬·运斗枢》则说：“地动则见于天象。”天空中天体的移动体现了地体的运动。
《尸子》的论述则具有相当强的学术性：“天左舒而起牵牛，地右辟而起毕昂。”即天是从左向右伸展开来，起点处是牵牛星宿----冬至起点；地是从右向左旋转，起点处是毕、昂两组星宿。牵牛与毕、昂在二十八宿中处于遥遥相对的位置。那么地体凭借什么而立足呢？“大气举之也。”也就是说，地球和五大行星一样，共同漂浮在太空之中。它们和太空中的所有天体一样，都被大气托举着。而且承传了四千多年以前夏代用十干纪一年分十个月历法的彝族人民，就保留了古老的中华民族“老虎推动地球转”的观念。这些观念就是古代中国天文学的以“地体为天地的球心”之出发点。有了这些正确的出发点，无论是对北极星的观测也好，还是对北斗星、太阳、月亮、五大行星等天体的观测也罢，认知的都是地球与北斗、太阳、月亮、五星、二十八宿等天体复合运动的现象，测定的都是天体（自然也包括地球这个天体）在运行过程中的相互对应规律。赤道坐标系的天球坐标系就是以此为基础而建立起来的，而且其科学性也是无可置疑的。不然的话，现代天文科学就不会“在计量恒星精确位置这一同样重要方面却完全是中国式的。”
2. 赤道坐标系的“天地”不同于地平坐标系的“天地”
古代中国天文学的“赤道坐标系”，是用于对整个天地的划分，赤经、赤纬是不变的，依据天极、赤道划分的南北东西也是固定的。它不同于阿拉伯系统所使用的地平坐标系是“仅可用于地球上某些单个的特殊点。”因为地平坐标系是以观测者为中心来确定天顶和天底，地平经度与地平纬度随观测者所在地不同而不同，依据天顶、天底、地平圈划分的南北东西也是随之变化的。
以天极为中心来划分东南西北四个方位，是将整圈赤道等分为四；以天顶为中心来划分东南西北四个方位，划分的是以观测者为中心的东南西北四个方位。比如中国的殷商朝代主要活动地域是河南一带，如果以观测重地----阳城为中心来划分方位，划分的就是中华大地的东西南北中。
单举依据赤道坐标系的十二辰而制订的“十二支”历法为例，如果将“十二支”认做“地平十二支”，就会在地平坐标系内探询十二支的空间取向，比如以阳城为中心来划分十二个方位，在中华大地的东、西、南、北、中地域探询十二支的时空依据。
然而中华大地的东、西、南、北、中是无法圆出360度的，只有赤道坐标系所界定的整个天地的十二辰才是十二支的真正归宿。现今天文学中以英国格林尼治本初子午线为基准的一天24小时划分与古代中国历法的一天十二时辰直接对应，现代天文学的赤道大圆360度与古代中国天文学的二十八宿同出一辙，现代南北两个半球的划分是依据赤道一分为二，等等，这些都体现出现代天文学是对古代中国天文学赤道坐标系的承传，并证实了古代中国天文学的“赤道坐标系”是用于对整个天地的划分。
可能因为学术界一贯认为，“古人对于宇宙的认识是很简单的：大地是一块平面，天穹是半个圆球，扣在大地上，天地毗连在一起，而日月星辰各种天体就在这个半圆球的天穹上运行。例如，古代的希伯来人就认为：在平坦的大地下是深渊，而地面上则充满了空气，空气之上是一个圆形的苍穹----就是最低一层的“天”，在天穹与大地毗连的地方就是所谓风库，而苍穹之上，则贮存着雨水和雪；外面还有一层“天”包着，两层天都和大地毗连在一起。……”所以，一些学者忽略了赤道坐标系整个天地与地平坐标系半个天地之间的区别，认为“中国位于亚洲大陆东部，太平洋西岸，是一个左大海，右高原的‘海中地’国家，古代文化中心在黄河流域，这一中心的北部是辽阔的草原和森林，西部是崇山峻岭和万里沙漠，路途艰险，交通不便；东南虽有漫长的海岸线，但临近的各民族国家的经济文化都不如中国发达，因而就使中华民族不可能象希腊人那样大量吸收埃及人的几何、苏美尔人的代数、亚述人的天文科学等科技成就。这种相对封闭的大陆内聚形地理环境，不仅有效地限制了中国与其他古文明地域的文化交流，更重要的是局限了中国古人的地理视野，无从全面了解世界地理状况和真正认识地球形体，遂产生了‘中国居天下之中’、‘四海之内’、‘大九州’的世界图示观念这些地平大地观念的概念，导致我国古代学者对气候成因的探讨，也是从地平观念出发来提出问题，讨论问题和解决问题的。”
要知道，赤道坐标系所界定的“天地”，其空间背景是缘地球表面向太空延伸的整个天地；而地平坐标系仅可“用于地球上某些单个的特殊点”。忽略了二者之间的不同，则很容易把中国古代文化中所讲的“天地”的空间背景局限于中华大地。如由十二支所标示的地球十二条经线，是对整个地球以“极”为中心等分十二，与之直接对应的子—北；午--南；卯--东；酉—西，是整圈赤道的用四等分，而不是以中州为中心，将中华大地这个大公鸡形状的版图等分十二，也不是将中华大地用四等分。这是我们在阅读古籍时应该充分提起注意的。
3. 以“天极为中心”不同于以“黄极为中心”
古代中国天文学的“赤道坐标系”与“黄道坐标系”的不同点在于，不是以黄极为中心，因此不能去地球绕着太阳转，太阳系绕着银河系转的空间背景中，探询由“赤道坐标系”中诞生出来的历法如十二支之类的科学依据。因为“古希腊人认为，地球上由于受到太阳光线角度的不同，才产生气候状况随纬度和季节的差异，并据之建立了关于热带、温带和寒带的概念。希腊人把整个地球分成许多平行的地带，他们称之为‘climata’。该词与现代的“气候” （climate）不同，它没有气象学的意义，而有一种地理学或天文学的含义，意思是“倾斜度”。这就是黄道坐标系的“黄道、角度、真实、周年”。仍举“十二支”为例，如果将“十二支”认做“黄道十二支”，就会在黄道坐标系内探询十二支的空间取向，在黄道十二宫中探询十二支的时空依据。而黄道十二宫与赤道十二支在本质上是截然不同的。前者主要是依据对黄极、太阳的视运动；后者主要是依据对天极、北斗的视运动。
4.三种坐标系的差异体现了古代中国天文学的独特性
三种天球坐标系与生俱来的差异，决定了它们在实地观测中空间取向上的差异。这种差异体现出赤道坐标系的独特性，同时也是古代中国天文学的独特性。
通常学术界认为六、七千年以前，是原始人生活的时代。一些学者根据自己对原始人认识水平的估测，认为原始人最早的时空观念来自对日出日落的认知，如果说这个时期就建立起至今还在使用的赤道坐标系，则很可能被认为是痴人说梦。然而出土实物与史料记载的多方面吻合却无可辩驳地证实了赤道坐标系的年深日久。由此也可以证实，天文学在古代中国不仅仅是存在，而且是相当发达，并被沿用至今。只是因为古代中国根本没有地平系统，与黄道坐标系（在东西方文化交流之前）又没有联系，一些学者不了解这些情况，自觉或不自觉地用地平、黄道这两种坐标系的基本知识；用现在的天文现象去分析古代中国六、千年以前的天文现象和天象记录，其结果只能是无功而返，因为这种研究方法无法使古代文献记载的史实找到实实在在的科学依据，所以他们错下结论，认为“天文学在古代中国不存在”。如果我们无视古代中国天文学的独特性，继续于三种坐标系之间的差异而不顾，仍旧沿袭旧说，拾人牙慧，否定古代中国天文学的实在性、科学性，就会埋没古代中国天文学中所蕴涵的古代中国先哲们对时间、空间与物质世界科学认知的思想精华，进而将中国传统科学技术与思想文化那独具的魅力看得一文不值。