水平座標系

水平座標系は、観測者の地平線を基本平面として、球面座標系の 2 つの角度、高度と方位角を定義する天体座標系です。そのため、水平座標系は、az/el システム、^[1]、 alt /az システム、またはalt-azimuth システムなどと呼ばれることもあります。望遠鏡の緯度方位マウントでは、機器の 2 つの軸は高度と方位角に従います。^[2]

この天球座標系は、空を2 つの半球に分割します。上半球では物体が地平線より上にあり、見える状態です。下半球では物体が地平線より下にあり、地球に遮られて見えません。^[a]半球を分ける大円は天の地平線と呼ばれ、天球上の大円のうち、局所的な重力ベクトルに垂直な面として定義されます。^{[3] [a]実際には、地平線は、}水銀池などの静かな液体の表面に接する面として定義できます。^[4]上半球の極は天頂と呼ばれます。下半球の極は天底と呼ばれます。^[5]

以下は 2 つの独立した水平角度座標です。

• 高度（alt.）、標高（el.）または見かけの高さは、物体と観測者の地平線との間の角度です。目に見える物体の場合、0°から90°の間の角度です。 ^[b]
• 方位角(az.) は、地平線の周りの物体の角度で、通常は真北から測定され、東に向かって増加します。例外として、たとえば、南から測定され、西に向かって増加するESOのFITS規則や、南から測定され、東に向かって増加するSloan Digital Sky SurveyのFITS規則があります。

水平座標系を地心座標系と混同しないでください。水平座標は観測者の方向を定義しますが、原点の位置は定義しません。一方、地心座標は、地心天体システムとは対照的に、地球表面上の原点の位置を定義します。

水平座標系は、星ではなく地球上の位置に固定されています。したがって、天空の物体の高度と方位は時間とともに変化し、物体は地球の自転とともに空を漂うように見えます。さらに、水平座標系は観測者のローカル地平線によって定義されるため、^[a]地球上の異なる場所から同時に見た同じ物体は、高度と方位の値が異なります。

地平線上の 方位角には、役立つ参照値となる特定の方位角の値があります。

水平座標は、天空の物体の昇りと沈みの時刻を決定するのに非常に役立ちます。物体の高度が 0° のとき、その物体は地平線上にあります。^[a]その瞬間に高度が増加している場合は昇り、高度が減少している場合は沈んでいます。ただし、天球上のすべての物体は日周運動の影響を受け、常に西向きに見えます。

北の観測者は、天体の方位角を考慮することで、高度が増加しているか減少しているかを判断できます。

• 方位角が 0° から 180° (北東南) の間であれば、物体は上昇しています。
• 方位角が 180° から 360° (南西北) の間であれば、物体は沈んでいます。

次のような特別なケースがあります: ^[a]

• 北極から見るとすべての方向が南になり、南極から見るとすべての方向が北になるため、どちらの場所でも方位角は定義されません。どちらの極から見ても、星 (または赤道座標が固定されている任意の物体) の高度は一定であるため、昇ったり沈んだりすることはありません。太陽、月、惑星は、赤緯が常に変化しているため、極から見ると 1 年の間に昇ったり沈んだりすることがあります。
• 赤道から見ると、天の極にある物体は地平線上に止まった固定点に留まります。

• 水平座標系の説明（ビデオ）。2015年5月12日にオリジナルからアーカイブされました – YouTube経由。