I kapitel 2, så vi på himmelkuglen – den imaginære kugle med Jorden i centrum, på hvilken de himmelske objekter synes at ligge. En række forskellige koordinatsystemer anvendes til at specificere positionerne af objekter på himmelkuglen. Den enkleste af disse er højde-azimut koordinatsystemet. Højde-azimut koordinatsystemet er baseret på ”kortretningen” til et objekt (objektets azimut, med nord = 0º, øst = 90º, syd = 180º, og vest = 270º), kombineret med hvor højt objektet er over horisonten (ved horisonten = 0º, og zenith = 90º). For eksempel, har et objekt der befinder sig 10º over den østlige horisont, en højde på 10º og en azimut på 90º. Et objekt der er 45º over den sydvestlige horisont, har højden 45º, og azimut 225º.
Højde-azimut koordinatsystemet, er den enkleste måde at fortælle andre, hvor på himlen de skal se i øjeblikket, men det er ikke et godt koordinatsystem til katalogisering af objekternes positioner. Et objekts højde og azimut, er forskellig alt efter hvor en observatør befinder sig, og de ændres konstant efterhånden som Jorden roterer om sin egen akse. At kunne angive retningen til et objekt på en måde som er ens for alle, kræver et koordinatsystem der er fikseret til himlen. De mest almindelige sådanne koordinater, kaldes himmelkoordinater.
De himmelkoordinaterne er illustreret i figur A6.1. Himmelkoordinatsystemet, er meget lig det traditionelle system for længde- og breddegrad, der anvendes på Jordens overflade. På Jorden, angiver breddegraden, hvor langt du befinder dig fra Jordens ækvator som vi omtalte i kapitel 2. Hvis du befinder dig på Jordens ækvator, er din breddegrad 0º. Hvis du befinder dig på Jordens Nordpol, er din breddegrad 90º nord. Hvis du befinder dig på Jordens Sydpol, er din breddegrad 90º syd.
Den breddegradslignende koordinat på himmelkuglen kaldes deklination, der ofte betegnes med det græske bogstav δ (delta). Himlens ækvator har δ = 0º. Himlens nordpol har δ = +90º. Himlens sydpol har δ = -90º (se kapitel 2, hvis du har brug for at genopfriske din hukommelse i forhold til himlens nord- og sydpol, go himlens ækvator). Deklinationen er normalt udtrykt i grader, bueminutter og buesekunder. For eksempel har Sirius, den klareste stjerne på himlen,
δ = -16º42’58”, hvilket betyder at den ligger lige omkring 17º syd for himlens ækvator.
På Jorden, er øst-vest positionen angivet ved længdegraden. Linjer med samme længdegrad løber fra nord til syd, fra en pol til den anden. I modsætning til breddegrad der har ækvator som et naturligt sted at kalde ”nul”, er der ikke noget naturligt udgangspunkt for længdegraden, så man var nødt til at opfinde et. Det blev besluttet af The Royal Observatory i Greenwich i England, lå på en længdegrad af 0º. På himmelkuglen, kaldes den langsgående koordinat for højre ascension, og betegnes ofte med det græske bogstav α (alpha). I modsætning til tilfældet med længdegrad på Jorden, er der et naturligt nulpunkt for den højre ascension: forårsjævndøgn, eller det punkt, hvor ekliptika krydser himlens ækvator, med Solen bevægende fra den sydlige himmel ind på den nordlige himmel. Den nordlige halvkugles forårsjævndøgn, definerer linjen for den højre ascension hvor α = 0º. Den nordlige halvkugles efterårsjævndøgn, som ligger på den modsatte side af himlen, ligger ved α = 180º.
Normalt måles den højre ascension i tidsenheder i stedet for grader. Det tager Jorden 24 timer (siderisk tid) at rotere om sin akse, så himmelkuglen er opdelt i 24 timers højre ascension, med hver time højre ascension, svarende til 15º. Den højre ascensions timer (h), deles op i minutter og sekunder. Den højre ascension øges, når man bevæger sig mod øst. Den højre ascension for Sirius, er for eksempel α = 06h45m08,9s, hvilket betyder, at Sirius er omkring 101º (det vil sige 06h45m) øst for forårsjævndøgn. Tid er en naturlig enhed til måling af den højre ascension, fordi tiden naturligt følger objekters bevægelse omkring Jorden, på grund af Jordens rotation om sin akse. Hvis stjerner på meridianen har α = 06h, så vil stjernerne på meridianen en time senere, have α = 07h, og efter atter en time, α = 08h. Den lokale sideriske tid, eller stjernetid ved din placering lige nu, svarer til den højre ascension for stjernerne, som befinder sig på din meridian i øjeblikket. På grund af Jordens bevægelse omkring Solen, er en siderisk dag omkring 4 minutter kortere, end en soldag, så den lokale sideriske tid indhenter konstant soltiden. Ved midnat den 22. september, er den lokale sideriske tid 0h. Ved midnat den 21. december, har den lokale sideriske tid bevæget sig frem til 06h. Den 20. marts, er den lokale sideriske tid ved midnat 12h. Og den 20. juni, er den lokale sideriske tid 18h.
Ved at sætte at dette sammen, giver den højre ascension og deklinationen en bekvem måde, at angive placeringen af ethvert objekt på himmelkuglen. Sirius ligger ved α = 06h45m08,9s, eller
-16º42’58’’, hvilket betyder, at ved midnat den 21. december (lokal siderisk tid = 06h), finder du Sirius omkring 45m øst for meridianen, lige omkring 17º syd for himlens ækvator.
Figur A6.1 – Himmelkoordinater.
Der er kun et sidste forbehold. Som vi så i kapitel 2, ændres retningen af himlens ækvator, poler og forårsjævndøgn konstant, da Jordens akse slingrer som en snurretop. I kapitel 2, kaldte vi dette for den 26.000 årige præcession af jævndøgn, hvilket betyder, at placeringen af jævndøgnene langsomt skrider frem langs ekliptika. Så når vi angiver koordinater på himlen, skal vi angive den dato hvor positionerne for forårsjævndøgn og himlens poler, blev målt. Koordinater angives sædvanligvis med positionen for forårsjævndøgn den 1. januar 2000. En fuldstændig angivelse af koordinaterne for Sirius, ville da være α(2000) = 06h45m08,9s, δ(2000) = -16º42’58’’, hvor de ”2000” i parentes, henviser til koordinaternes forårsjævndøgn.