Bạn có biết rằng chúng ta có thể xác định vị trí của các thiên thể trên bầu trời thông qua hệ tọa độ thiên văn? Đó là một hệ thống được sử dụng rộng rãi trong thiên văn học để xác định các tham số của các thiên thể như sao, hành tinh, hay sao chổi.
Để có thể xác định được các tọa độ trong thiên văn, chúng ta cần phải biết thiên cầu là gì. Thiên văn học là một trong những ngành khoa học cổ xưa nhất vì vậy nhiều ý tưởng dù không đúng về mặt thực tế vẫn được dùng cho đến ngày nay vì sự tiện lợi của nó, thiên cầu là một trong số đó. Người cổ đại cho rằng các ngôi sao có khoảng cách như nhau và được đính trên một mặt cầu tự quay gọi là thiên cầu.
Nếu ta kẻ một đường thẳng nối giữa đỉnh đầu của người quan sát và xuyên qua tâm trái đất, điểm giao giữa đường thẳng và thiên cầu ngay trên đầu người quan sát được gọi là Thiên đỉnh (Zenith) và điểm còn lại được gọi là Thiên để (Nadir). Mặt phẳng đi qua người quan sát và vuông góc với đường thẳng nối Thiên đỉnh và Thiên để cắt thiên cầu thành một đường tròn được gọi là đường chân trời. Một đường tròn khác thể hiện đường đi của Mặt Trời trên thiên cầu trong một năm thì được gọi là đường hoàng đạo.
Bây giờ vẽ một đường thẳng qua người quan sát song song với trục quay của Trái đất. Nó sẽ cắt thiên cầu ở hai điểm. Điểm giao nhau ở trên chân trời được gọi là điểm Thiên Cực Bắc và điểm giao nhau ở dưới được biết đến là điểm Thiên Cực Nam. Đường tròn chứa hai cực này được gọi là xích đạo thiên cầu và nó trùng với mặt phẳng của xích đạo Trái đất. Đường tròn lớn đi qua Thiên đỉnh, Thiên để và hai cực được gọi là Kinh tuyến (Meridian).
Các Hệ Tọa Độ Thiên Văn
Với những kiến thức cơ bản trên về thiên cầu, chúng ta có thể hiểu được các hệ tọa độ thiên cầu cơ bản sau.
1. Hệ Tọa Độ Chân Trời
Hệ tọa độ chân trời sử dụng đường chân trời như mặt phẳng tham chiếu để xác định vị trí của các thiên thể với hai tham số chính là góc phương vị (azimuth) và góc cao hay độ cao (altitude). Hệ tọa độ chân trời có tâm của thiên cầu ở vị trí người quan sát và hai điểm cực là thiên đỉnh và thiên để với góc phương vị được tính từ phía Bắc.
Gọi Z là Thiên đỉnh, A là vị trí bất kì của một ngôi sao. Nếu chúng ta vẽ đường tròn ZAX thì vị trí của ngôi sao sẽ được xác định bởi cung NX và AX hoặc cung ZA và góc NZA. Vòng cung AX đo dọc theo đường tròn lớn ZAX biểu thị khoảng cách góc của ngôi sao với đường chân trời và nó được gọi là độ cao (altitude). Cung NX thì được gọi là góc phương vị (azimuth), được đo về phía Đông hoặc phía Tây từ điểm phía Bắc như đã nhắc ở trên.
2. Hệ Tọa Độ Xích Đạo
Hệ tọa độ thứ hai được gọi là hệ tọa độ xích đạo. Nó sử dụng mặt phẳng xích đạo để xác định vị trí của các thiên thể. Hai tham số chính là xích kinh (right ascension) và xích vĩ (declination).
Hệ tọa độ xích đạo có tâm trùng với tâm của trái đất và điểm cực gọi là thiên cực. Xích kinh sẽ được tính từ điểm xuân phân (vernal equinox), giao điểm của xích đạo và đường hoàng đạo (ecliptic). Đây là hệ tọa độ được sử dụng phổ biến nhất trong vật lý thiên văn, bởi vì không giống như hệ tọa độ chân trời, hệ tọa độ xích đạo không hề phụ thuộc vào vị trí của người quan sát.
3. Hệ Tọa Độ Hoàng Đạo
Hệ tọa độ thứ ba trong danh sách được gọi là hệ tọa độ hoàng đạo. Đây phiên bản trên Trái Đất của hệ tọa độ xích đạo, được sử dụng để xác định vị trí của các thiên thể với hai tham số chính là kinh độ (longitude) và vĩ độ (latitude). Tâm của hệ tọa độ cực là tâm của Trái Đất và kinh độ được tính từ kinh tuyến gốc đi qua đài thiên văn Hoàng Gia Greenwich ở Anh.
Trong nhật động, kinh độ và vĩ độ của thiên thể không đổi giống như xích kinh và xích vĩ. Vĩđộ mang giá trị âm hay dương phụ thuộc vào vị trí của ngôi sao ở phía Bắc hay phía Nam của đường hoàng đạo. Kinh độ được đo về phía Đông từ 0 đến 360 độ.
THAM KHẢO:
Buttar, B. S., & Buttar, S. (2020, April 17). Locating Objects In Space: The Three Types Of Celestial Coordinate Systems. The Secrets of the Universe. https://www.secretsofuniverse.in/celestial-coordinate-system/
