黄道座標系

天文学において、黄道座標系は、太陽系天体の見かけの位置、軌道、極の向きを表すためによく用いられる天体座標系です^{[ 1 ]}。ほとんどの惑星（水星を除く）と多くの小さな太陽系天体は、黄道面に対してわずかな傾斜しかない軌道を持つため、黄道を基本面として使用すると便利です。この座標系の原点は太陽または地球の中心のいずれかであり、主方向は春分点に向かい、右手系を採用しています。球面座標または直交座標で実装できます。^{[ 2 ]}

天の赤道と黄道は、地球に作用する摂動力によって遠方の恒星に対してゆっくりと移動しているため、春分点におけるそれらの交点である主方向の向きは完全には固定されていません。地球の自転軸のゆっくりとした動きである歳差運動により、座標系は黄道の極を中心に西向きにゆっくりと連続的に回転し、約 26,000 年で 1 周します。これに、黄道のより小さな動きと地球の自転軸の小さな振動である章動が重なっています。^{[ 3 ] [ 4 ]}

空間内で固定されているとみなせる座標系を参照するために、これらの運動では、黄道座標で位置を示す際に、特定の日付の春分点（エポックと呼ばれる）を指定する必要があります。最も一般的に使用される3つのエポックは次のとおりです。

標準紀元の平均春分点

（通常はJ2000.0エポックですが、B1950.0、B1900.0なども含まれる場合があります）は固定された標準方向であり、さまざまな日付で確立された位置を直接比較することができます。

日付の平均春分点

これは、 「日付」の黄道（つまり、その「日付」における黄道の位置）と平均赤道（つまり、歳差運動によって「日付」の位置まで回転した赤道で、章動による小さな周期的な振動は含まない）との交点です。惑星の軌道計算でよく用いられます。

日付の真の春分

これは、「日付」の黄道と真の赤道（つまり、平均赤道に章動を加えたもの）との交点です。これは、あらゆる動きを考慮した上で、特定の瞬間における2つの平面の実際の交点です。

黄道座標系における位置は、通常、日付の真春分点と黄道、J2000.0 の平均春分点と黄道、または同様の形式で指定されます。黄道は小さな周期的な振動を受けないため、「平均黄道」は存在しないことに注意してください。^{[ 5 ]}

黄道経度

黄経または天球経度（記号：太陽中心ℓ、地球中心λ ）は、黄道に沿った物体の主方向からの角度距離を測定します。赤道座標系の赤経と同様に、主方向（黄経 0° ）は、春分点における地球から太陽に向かう方向です。右手系であるため、黄経は基本面（黄道）において東向きに 0°～360° の範囲で正の値をとります。歳差運動のため、ほとんどの「恒星」（日付の春分点を基準とする）の黄経は、歳差運動の速度である年間約 50.3秒角、または 1 世紀あたり 83.8分角ずつ増加します。 ^{[ 7 ] [ 8 ]}しかし、黄道極付近の星の場合、黄道経度の変化率は黄道（つまり地球の軌道面）のわずかな動きによって支配されるため、星の正確な位置に応じて変化率はマイナス無限大からプラス無限大まであらゆる値になる可能性があります。   

黄道緯度

黄道緯度（天球緯度、記号：太陽中心b、地球中心β）は、天体が黄道から北（正）または南（負）黄道極に向かう角度距離を表します。例えば、北黄道極の天球緯度は +90° です。恒星の黄道緯度は歳差運動の影響を受けません。

距離

完全な球面位置を表すには距離も必要です（記号：太陽中心r、地心Δ）。異なる物体には異なる距離単位が使用されます。太陽系内では天文単位（au ）が使用され、地球近傍の物体には地球半径、月までの距離、または数千キロメートルが使用されます。

軌道計算やシミュレーションでは、黄道座標の直交座標系がよく使われます。原点は太陽の中心（または太陽系の重心）にあり、基本面は黄道面上にあり、x軸は春分点の方向を向いています。座標は右手系に従っており、右手の親指を上に伸ばすとz軸、人差し指を上に伸ばすとx軸、その他の指を曲げるとy軸の方向になります。^{[ 10 ]}

これらの直交座標は、対応する球面座標と次の関係にある。

${\displaystyle {\begin{aligned}x&=r\cos b\cos \ell \\y&=r\cos b\sin \ell \\z&=r\sin b\end{aligned}}}$

• 天体座標系
• 黄道
• 黄道極とは、黄道緯度が±90°の地点のことである。
• 春分
  • 春分点（天球座標）
  • 3月の秋分

• 黄道：天球上における太陽の年間経路 ダラム大学物理学科
• 赤道座標↔黄道座標変換ツール
• 空の測定：天球のクイックガイド ジェームズ・B・ケーラー（イリノイ大学）