水平座標系

水平座標系は、観測者のローカル地平線を基本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、時として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ます。望遠鏡の経緯台では、機器の 2 つの軸は高度と方位角に従います。^{[ 2 ]}

この天体座標系は、空を2 つの半球に分割します。上半球は、地平線より上にある物体が見え、下半球は、地平線より下にある物体が地球によって視界が遮られるため見えない部分です。^{[ a ]}半球を隔てる大円は天球の地平線と呼ばれ、天球上の大円で、その平面が局所重力ベクトル(鉛直方向) に垂直なものとして定義されます。^{[ 3 ] [ a ]}実際には、地平線は、水銀のプールなどの静かな液体の表面に接する平面として、またはブルズアイレベルを使用して定義できます。^{[ 4 ]}上半球の極は天頂と呼ばれ、下半球の極は天底と呼ばれます。^{[ 5 ]}

以下は、2つの独立した水平方向の角度座標です。

• 高度（または高度角^{[ b ]}）は、仰角（または仰角^{[ c ]}）または見かけの高さとは、物体と観測者の地平線との間の角度のことです。可視物体の場合、0°から90°の間の角度になります。 ^{[ d ]}
• 方位角（az.）とは、地平線に対する天体の角度のことで、通常は真北を基準として東に向かって増加します。ただし、例外として、例えばESOのFITS規約では南を基準として西に向かって増加し、スローン・デジタル・スカイサーベイのFITS規約では南を基準として東に向かって増加します。

水平座標系は、地心座標系と混同してはならない。水平座標系は観測者の向きを定義するが、原点の位置は定義しない。一方、地心座標系は、地球表面上の原点の位置を定義するものであり、地心天体座標系とは対照的である。

水平座標系は、恒星ではなく地球上の特定の位置に固定されています。そのため、地球の自転に伴って天体が空を横切って移動するように見えるため、天体の高度と方位角は時間とともに変化します。さらに、水平座標系は観測者の地平線によって定義されるため、^{[ a ]}同じ天体を地球上の異なる場所から同じ時刻に観測すると、高度と方位角の値は異なります。

地平線上の主要な方位には、それぞれ固有の方位角があり、それが参考になる。

水平座標は、空にある物体の昇り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、それは地平線上にあります。^{[ a ]}その瞬間に高度が上昇している場合は、上昇しており、高度が下降している場合は、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、日周運動は常に西向きに見えます。

北半球の観測者は、天体の方位角を考慮することで、高度が上昇しているか下降しているかを判断できる。

• 方位角が0°から180°（北東南）の間であれば、その物体は上昇している。
• 方位角が180°から360°（南西北）の間であれば、その物体は沈みつつある。

以下の特殊なケースがあります: ^{[ a ]}

• 北極から見ると全ての方向が南であり、南極から見ると全ての方向が北であるため、どちらの場所でも方位角は定義されません。どちらかの極から見ると、恒星（または赤道座標が固定されている物体）の高度は一定であり、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、天の極にある天体は地平線上に静止した位置にとどまる。

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