確定天體的位置及其變化,首先要研究天體投影在天球上的坐標的表示方式、坐標之間的關係和各種坐標修正,這是球面天文學的內容。天體的位置和運動的測定屬於方位天文學的內容,是天體測量學的基礎。
天體測量依觀測所用的技術方法和發展順序,可以分為基本的、照相的、射電的和空間的四種。把已經精確測定位置的天體作為天球上各個區域的標記,選定坐標軸的指向,就可以在天球上確定一個基本參考坐標系,用它來研究天體(包括地球和人造天體)在空間的位置和運動。這種參考坐標系,通常用基本星表或綜合星表來體現。
以天體作為參考坐標,測定地麵點在地球上的坐標,是實用天文學的課題,用於大地測量、地面定位和導航。地球自轉的微小變化,都會使天球上和地球上的坐標系的關係複雜化。為了提供所需的修正值,建立了時間服務和極移服務。地球自轉與地殼運動的研究又發展成為天文地球動力學,它是天體測量學與地學各有關分支之間的邊緣學科。天體測量學的這些任務是相互聯繫,相互促進的。
天體測量學的起源可以追溯到人類文化的萌芽時代。遠古時候,為了指示方向、確定時間和季節,先後創造出日晷和圭表。對茫茫星空的觀測,導致劃分星座和編制星表,進而研究太陽、月球和各大行星在天球上的運動。當時的天體測量學既奠定了曆法的基礎,又確認了地球的自轉和公轉在天球上的反映,從而逐漸形成古代的宇宙觀。因此,早期天文學的主要內容就是天體測量學。
根據浩瀚的天體測量資料,經過精心研究得出的克卜勒行星運動三大定律,為天體力學的建立創造了重要條件。天體力學與天體測量學一向是密切配合的,依靠觀測太陽、月球、大行星和小行星的大量資料和天體力學的研究方法,總結出太陽系天體(特別是地球和月球)的運動理論。它不但為太陽系演化的研究提供素材,而且是測定天文時間與導航工作的重要依據。
在航天時代,天體測量技術的提高與天體力學方法的改進更是相輔相成,互相推動。例如,研究人造衛星和宇宙飛行器的軌道,研究地球和月球運動的細節,都需要天體力學與天體測量學的配合。
對恆星的位置、自行和視差觀測所得到的恆星的空間分布和運動狀態的資料,是研究天體物理學,特別是研究恆星天文所需的基本資料。對銀河繫結構、星團和星協動力學演化、雙星系統和特殊恆星的研究及宇宙學的研究,都需要依據大量的天體測量資料,這就對天體測量學提出更高的要求。
目前的天體制量的手段,已從可見光觀測發展到射電波段,以及紅外、紫外、X射線和γ射線等波段的觀測;在觀測方式上,已由測角擴展到測距;觀測所在地已由固定天文台發展為流動站、全球性組網觀測以及空間觀測;觀測精度正在走向千分之一角秒和厘米級觀測的天體也向星數更多、星等更暗的光學恆星、星系射電源和紅外源等擴展。
可以預期,現代的天體測量學不但能以厘米級的精度完成實用天文學的任務,建立更理想的基本參考坐標系,進一步推動天文地球動力學的研究,而且還能提供十分豐富的基礎資料,為天體物理學、天體演化學和宇宙學的新理論開闢道路。
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