在天文学中，有几种常用的坐标系，用于描述天体在天空中的位置。每种坐标系都有其独特的用途和适用范围。在这里，我总结了及总常见的天文学坐标系。
在详细讨论天球坐标之前，有必要先了解一下天球的概念。简单来说，天球是一个围绕地球的假想球体，代表从我们星球上看到的整个天空。当地球自转时，恒星和其他物体似乎在天球上移动。
以下是天球上的一些重要参考点和参考线。
天赤道：地球赤道平面与天球相交的圆。就像地球赤道一样，它将天球分为北半球和南半球。
黄道：地球轨道平面穿过天球的圆。由于地轴倾斜，黄道和天赤道彼此成约23.5°的角度。
北天极：天球上位于地球北极正上方的点，地球轴与天球相交。它是天空中的一个固定点，所有星星看起来都围绕它以逆时针方向旋转。
南天极：天球上位于地球南极正上方的点，地球轴与天球相交。与北天极类似，它是一个固定点，恒星看起来绕着它顺时针方向旋转。
天顶：观察者正上方的点。
天底：观察者正下方的点，与天顶相对。
春分点（白羊宫第一点）：太阳在春分穿过天赤道的点。
现在，我们开始介绍下天文学中使用的主要坐标系。
1. 地理坐标系（Geographic Coordinate System，GCS）和 地球坐标系 (Terrestrial Reference System, TRS)
Terrestrial Reference System (TRS) 和 Geographic Coordinate System (GCS) 都是地理定位系统，用于描述地球表面上点的位置。
1.1 Terrestrial Reference System (TRS)
TRS 是一个三维笛卡尔坐标系，用于全球导航卫星系统 (GNSS) 例如 GPS, 北斗，GLONASS，Galileo 等。
地球的质心（地心）作为原点。
X 轴位于赤道平面内，穿过原点，从180°经度（负）延伸到本初子午线（正）。
Y 轴指向 90° 东经方向.
Z 轴指向地球自转轴（北极方向）。
1.2 Geographic Coordinate System (GCS)
GCS 使用经度、纬度和高度（或海拔）来描述地球表面点的位置, 广泛用于地图、航海和日常地理定位。
经度 (Longitude)：测量从本初子午线（通过英国格林尼治的子午线）向东或向西的角度，范围从 0° 到 180° 东/西。
纬度 (Latitude)：测量从赤道向北或向南的角度，范围从 0° 到 90° 北/南。
高度 (Altitude)：测量地球表面点相对于海平面的高度。
相对于纬度和经度显示的 ECEF 坐标（x,y,z）:
2.赤道坐标系（Equatorial coordinate system）
赤道坐标系统描述了天体相对于天赤道的位置。它使用两个主要坐标：赤纬和赤经。
赤纬（Dec）测量天体赤道以北或以南物体的角距离。赤纬度相当于地球纬度。它以度数表示，范围从+90°（北天极）到-90°（南天极）。
赤经（RA）测量物体从春分点沿天赤道向东方向的角距离。赤经相当于地球经度。由于历史原因，它不是以度表示，而是以时、分、秒表示。对于地球上的观察者来说，天空在24小时内“转动”360°，或者在一小时内“转动”15°。因此，天赤道一周（360°）对应赤经24小时，赤经1小时等于15°。
赤道坐标系统可以是以地球为中心的（如上图所示）和以观测者为中心的。许多星图使用以地球为中心的赤道坐标系统。
3. 地平坐标系 (Horizontal Coordinate System)
以观测者所在地为中心点，所在地的地平线作为基础平面，，描述天体在当地天空中的位置。
地平坐标系统由两个夹角来定义一个天体位置的极座标：
高度角（Altitude, Alt）或仰角又称地平纬度，是天体和观测者所在地的地平线的夹角。
方位角（Azimuth, Az）又称地平经度，是沿着地平线测量的角度. 一般指称的方位角是以正北方为0度起点, 顺时钟向东方测量。
因此地平坐标系有时也被称为高度/方位（Alt/Az）坐标系统。
4. 黄道坐标系 (Ecliptic Coordinate System)
黄道坐标系以黄道平面为基准，用于描述天体相对于黄道的位置。它使用两个主要坐标：黄纬和黄经。
黄纬测量黄道面以北或以南的物体的角距离。它以+90°（北黄极）到-90°（南黄极）的度数表示。
黄经测量春分点以东的物体沿黄道平面的角距离。它以度数表示，从0°到360°；
黄道一整圈对应于一年。例如，如果一个物体的黄经为90°，则意味着它位于沿着黄道春分点以东四分之一的位置。
5. 银道坐标系 (Galactic Coordinate System)
银道坐标系，是以太阳为中心，并且以银河系明显排列群星的平面为基准的天球坐标系统，它的“赤道”是银河平面。相似于地理坐标，银道坐标系的位置也有经度和纬度。
银经 (Galactic Longitude, l)：从银河系中心向外测量的角度，范围从0°到360°。
银纬 (Galactic Latitude, b)：从银河平面向上或向下测量的角度，范围从+90°到-90°。
6. uvw 坐标系
uvw 坐标系 是一种用于描述干涉仪测量数据的坐标系统。u, v, w 轴是指向基线方向的坐标轴，其中基线是指干涉仪中两个天线之间的向量。
w 轴：指向天球的相位中心（目标天体方向）。
u 轴 和 v 轴：在垂直于 w 轴的平面上，通常选择 u 轴平行于本初子午线平面，v 轴在其正交平面上。
7. lmn 坐标系
lmn 坐标系 是一种与天球坐标系相关的直角坐标系统，用于描述天空中的方向。
n 轴：通常等于1，表示在相位中心方向的单位矢量。
l 轴：相对于相位中心在赤经方向上的投影。
m 轴：相对于相位中心在赤纬方向上的投影。
