Coordinate celesti
Le coordinate celesti servono per identificare la posizione degli astri sulla sfera celeste. Alternativamente, visto che nella realtà essi hanno distanze diverse da noi, le coordinate celesti individuano una direzione orientata, ossia una semiretta originata nell'osservatore e passante per l'astro.
Coordinate orizzontali
Chiamate anche "coordinate altazimutali", sono riferite all'osservatore, presupposto immobile, e quindi per ogni astro variano continuamente, e dipendono dalla posizione dell'osservatore. Si prendono come riferimenti:
- l' orizzonte, circonferenza massima che separa l'emisfero celeste visibile da quello invisibile;
- il meridiano, circonferenza massima passante per lo Zenit dell'osservatore e per i poli, che incontra l'orizzonte nei punti Nord e Sud;
- il piede dell'astro, punto dell'orizzonte più vicino all'astro.
L'altezza (h) è la distanza angolare dell'astro dall'orizzonte, e varia tra -90° (Nadir) e +90° (Zenit).
L'Azimut (A) è la distanza angolare tra il punto Sud e il piede dell'astro, misurata in senso orario, e varia tra 0° e 360°.
Le circonferenze minori formate dai punti di uguale altezza sono i cerchi d'altezza o almucantarat. Le semicirconferenze massime comprendenti i punti di un dato Azimut si chiamano verticali.
A volte, al posto dell'altezza si usa la distanza zenitale (z), che è la distanza angolare dell'astro dallo Zenit dell'osservatore e che varia da 0° a 180°. In ogni caso, z + h = 90°.
Coordinate equatoriali
Sono riferite a riferimenti fissi sulla sfera celeste, quindi non variano con la posizione dell'osservatore e col moto diurno della s. c.
Si prendono come riferimenti:
- l' equatore celeste;
- i cerchi orari;
- il punto d'ariete (γ), punto dell'equatore celeste in cui si trova il Sole quando passa dall'emisfero celeste sud a quello nord (equinozio di primavera).
La declinazione (δ) di un astro è la sua distanza angolare dall'equatore celeste (da -90°, al polo sud, a +90° al polo nord).
L'ascensione retta (α) di un astro è la distanza angolare tra l'intersezione con l'equatore celeste del suo cerchio orario e il punto d'ariete, misurata verso est. L'ascensione retta si può anche esprimere in ore, minuti e secondi, ponendo 1 ora = 15°.
A volte, al posto della declinazione si usa la distanza polare (p), che è la distanza angolare dell'astro dal polo nord celeste e che varia da 0° a 180°. In ogni caso, p + δ = 90°.
Cambiamenti delle coordinate celesti
A causa dei movimenti a lungo termine della Terra, gli astri non hanno coordinate celesti del tutto fisse, ma si spostano col tempo. Questo movimento è indipendente dal moto proprio di molte stelle, perché si tratta di un movimento dell'osservatore piuttosto che dell'astro. Ad occhio nudo e su scale di pochi anni è impercettibile, ma per i telescopi si pone il problema di specificare a quale istante una coordinata si riferisce. È stato perciò inventato il concetto di epoca: tutte le coordinate si specificano rispetto ad un'epoca, ed esistono algoritmi per passare da un'epoca all'altra o in un istante qualunque tra due epoche. Il movimento è rilevabile anche ad occhio nudo, ma occorrono migliaia di anni.