CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG THIÊN VĂN HỌC
Thiên cầu: (celestial sphere):
Trên bầu trời nhìn thấy hàng ngày, người ta quan sát thấy rất nhiều các thiên thể như Mặt Trời,
Mặt Trăng, các hành tinh, các vì sao và thậm chí là các đám mây nữa. Khoảng cách của chúng
đến Trái Đất và khoảng cách của chúng so với nhau rất khác nhau. Để tiện quan sát trực quan,
người ta tưởng tượng ra một mặt cầu khổng lồ bao quanh Trái Đất ở một khoảng cách nào đó
không xác định, nó giống như một cái nền mà trên đó có đính tất cả các thiên thể nêu trên. Gọi
mặt cầu tưởng tượng đó là Thiên Cầu, người ta có thể coi chuyển động chung từ Đông sang Tây
của tất cả các thiên thể trên bầu trời hàng ngày là chuyển động của Thiên cầu.

Thiên đỉnh (zenith) vàThiên để (nadir):
Nếu bạn đứng tại một điểm trên Trái Đất và quan sát Thiên cầu thì bạn có thể tưởng tượng rằng
có một đường thẳng đi qua bạn và tâm Trái Đất, đường nối bạn với tâm Trái Đất này cắt Thiên
cầu tại 2 điểm. Một điểm ngay trên đỉnh đầu bạn, đó làThiên đỉnh. Còn điểm còn lại thì đối xứng
với thiên đỉnh, nó cắt Thiên Cầu tại phía bên kia, bạn không thể thấy nó do bị Trái Đất che khuất,
điểm đó được gọi là Thiên để.
Mỗi điểm bát kì trên Trái Đất đều có một thiên đỉnh và một thiển để riêng, 2 điểm đối nhau qua
tâm Trái Đất thì thiên đỉnh của điểm này sẽ là thiên để của điểm kia và ngược lại.
Thiên cực (celestial pole):
Ta đã biết Trái Đất có một trục Bắc- Nam nối 2 địa cực Bắc-Nam và đi qua tâm Trái Đất. Nếu
kéo dài trục Trái Đất ra vô hạn theo hướng Bắc Nam của Địa Cầu thì đường thẳng cắt Thiên cầu
tại 2 điểm gọi là thiên cực Bắc (Nord Celestial Pole) và thiên cực Nam (South Celestial Pole).
Như vậy nếu bạn đứng tại cực Bắc của Trái Đất thì thiên cực Bắc sẽ là Thiên đỉnh của bạn và
Thiên cực Nam sẽ là Thiên để, còn khi bạn đứng tại cực Nam thì ngược lại.
* Toàn bộ những điểm được giới hạn từ xích đạo trời đến Thiên cực Bắc được gọi là Thiên cầu
Bắc

* Toàn bộ những điểm được giới hạn từ xích đạo trời đến Thiên cực Nam được gọi là Thiên cầu
Nam

Nếu bạn đứng tại Bắc Cực, bạn sẽ thấy toàn bộ Thiên cầu Bắc nhưng không thây một chút nào

Đường chân trời (horizon):
Khi bạn đứng tại bất cứ điểm nào trên Trái Đất, bạn cũng có thể xác định được thiên đỉnh ngay
trên đỉnh đầu mình. Ngoài ra tầm nhìn của bạn bị giới hạn bởi một đường bao nằm trên mặt Trái
Đất mà mắt bạn không thể nhìn xuống thấp hơn được, đường đó chính là đường chân trời của
bạn
Trung tuyến trời (Celestial Meridian):
Vòng tròn lớn tạo thành do sự cắt của Mặt phẳng đi qua trục vũ trụ vàđường thằng đứng với
thiên cầu. Trung tuyến trời cắt đường chân trời tại các điểm Bắc, Nam và đi qua thiên đỉnh, thiên
để. Nửa vòng phía trên được chân trời gọ là Trung thiên trên còn nửa vòng dưới đường chân trời
gọi là Trung thiên dưới.
Đường chính ngọ:
đường thẳng đi qua tâm thiên cầuvà nối 2 điểm Nam, Bắc
Các điểm Bắc (N), Nam(S), Tây(W), Đông(E):
Các điểm tính theo các hướng tương ứng theo vị trí của người quan sát (cũng như thiên đỉnh
cũng chỉ tương đối, luôn nằm trên đỉnh đầu người quan sát)
Hình vẽ mô tả vị trí tương đối của các khái niệm trên Thiên Cầu:

Khái niệm, qui ước các chuyển động thiên cầu
Đây là một số khái niệm để các bạn tham khảo và tra cứu về các qui ước trong thiên văn học cơ
bản liên quan đến chuyển động của thiên cầu.
Các khái niệm thời gian:
ngày. day. Khoảng thời gian để Trái Đất hoàn thành một chu kì tự quay quanh trục của mình.
Trong thiên văn học, ngày được định nghĩa là một đơn vị thời gian có độ dài 86.400 giây. Trên
thực tế, sự tự quay của Trái Đất là không hoàn toàn đều, do đó thiên văn có hai cách tính ngày
dựa trên hai cơ sở khác nhau, gọi là ngày mặt trời và ngày sao.
ngày mặt trời. solar day. Thời gian giữa hai lần giữa trưa liên tiếp, có độ dài 24 giờ hay 86.400
giây. Ngày mặt trời được sử dụng trong thiên văn học hiện đại để làm cơ sở tính cho dương lịch.
ngày sao. sidereal day. Thời gian để một ngôi sao tại thiên đỉnh của người quan sát vào thời điểm
bất kì trở về đúng thiên đỉnh, tức là thời gian để Trái Đất tự quay quanh trục đúng một vòng so
với nền bầu trời sao. Do Trái Đất còn chuyển động tự quay quanh Mặt Trời nên ngày sao có giá

ngày có ngày và đêm dài tương đương nhau do Mặt Trời đi qua xích đạo trời. 2.Một trong hai
điểm giao của xích đạo trời với hoàng đạo, ngày thu phân là ngày Mặt Trời đi qua điểm này.
Trong thiên văn học, điểm giao thứ hai là điểm xuân phân thường được sử dụng nhiều hơn trong
các hệ tọa độ thiên cầu.
đông chí. winter solstice. 1.Ngày giữa mùa đông, có ngày ngắn nhất và đêm dài nhất trong năm.
Tùy từng năm ngày này rơi vào 21 hoặc 22 tháng 12 (đối với Bắc bán cầu, đối với Nam bán cầu
thì 21 hoặc 22 tháng 12 là ngày hạ chí). 2.Điểm thấp nhất trên hoàng đạo - đường đi của Mặt
Trời về phía Nam. Khi Mặt Trời đi qua điểm này, ánh sáng từ nó vuông góc với đường chí tuyến
Nam của Trái Đất.
Các khái niệm về chuyển động của các thiên thể trên thiên cầu:
chân trời. horizon. Đường giới hạn tầm nhìn của người quan sát. Một cách chính xác, chân trời là
bề mặt cong của Trái Đất, tạo thành một đường bao không cho phép người quan sát nhìn phần
bầu trời thấp hơn đường bao đó. Chân trời thường được nhìn thấy rõ khi quan sát tại biển hoặc
thảo nguyên, đồng cỏ trải rộng.
xích đạo trời. celestial equator. Đường giao của thiên cầu với mặt phẳng kéo dài của xích đạo
Trái Đất. Nói cách khác, xích đạo trời là hình chiếu của xích đạo Trái Đất lên thiên cầu. Trong
thiên văn học, xích đạo trời được sử dụng trong các hệ tọa độ thiên cầu, là đường phân cách hai
nửa thiên cầu thành bán thiên cầu Bắc và bán thiên cầu Nam.
Hoàng Đạo(1). Zodiac. Đường đi biểu kiến của Mặt Trời trên thiên cầu. Theo cách quan sát biểu
kiến, mỗi năm Mặt Trời lần lượt lướt qua vị trí của 13 chòm sao (theo thiên văn học cổ chỉ có 12
chòm sao vì chưa tính chòm sao Ophiuchus) gọi là 13 chòm sao Hoàng Đạo. Trong thuật ngữ
thiên văn hiện đại, Hoàng Đạo (viết hoa chữ cái đầu và được dịch là Zodiac) khác với hoàng đạo
(ecliptic) chỉ giao tuyến của mặt phẳng quĩ đạo của Trái Đất với thiên cầu. (một số tài liệu dịch
khái niệm này là "Hoàng đới")
hoàng đạo (2). ecliptic. Đường tròn giao giữa mặt phẳng quĩ đạo của Trái Đất với thiên cầu. Với
các quan sát biểu kiến, hoàng đạo được coi là đường chuyển động của Mặt Trời trong một năm.
Đường đi của Mặt Trời trên giao tuyến này được gọi là Hoàng Đạo (Zodiac).
nhật động. diurnal motion. Chuyển động biểu kiến hàng ngày của thiên cầu quanh trục Bắc -
Nam của Trái Đất do chuyển động tự quay của Trái Đất gây ra. Chiều của nhật động là chiều
Đông - Tây (chiều mọc/lặn của Mặt Trời).

ứng với vị trí khác nhau của Trái Đất trên quĩ đạo).
thị sai chân trời. horizontal parallax. Thị sai ngày lớn nhất có thể được quan sát, tương ứng với
khi thiên thể nằm ở vị trí ngang với đường chân trời của người quan sát.
Một số đơn vị hay gặp
đơn vị thiên văn. astronomical unit (AU). Đơn vị đo khoảng cách trong thiên văn học, áp dụng
cho việc đo khoảng cách giữa các thiên thể trong Hệ Mặt Trời. Một đơn vị thiên văn được lấy là
khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời là 1.4959787 × 10^11 mét (149,6 triệu km).
năm ánh sáng. light year (LY). Đơn vị đo khoảng cách trong thiên văn học, sử dụng rộng rãi
trong việc đo các khoảng cách lớn. Một năm ánh sáng là quãng đường ánh sáng đi được trong
một năm. Một năm ánh sáng có giá trị là 9.4605284 × 10^15 mét.
parsec. Khoảng cách tương ứng với thị sai một giây. Đơn vị dùng trong thiên văn có độ dài là
khoảng cách giữa hai điểm cách nhau một khoảng cách tương ứng với thị sai năm là 1 giây,
tương đương với 3,26 năm ánh sáng. Parsec (viết tắt pc) là đơn vị dùng phổ biến trong thiên văn
vật lý, thường còn được dùng với đơn vị bội số là megaparsec (viết tắt Mpc).
Các hệ toạ độ được dùng trong Thiên văn đều là các hệ toạ độ cầu, lấy chính thiên cầu làm hệ qui
chiếu trên đó xác lập các toạ độ. Các hệ toạ độ này đợc sử dụng rộng rãi với mục đích chính là
xác định vị trí chính xác trên thiên cầu. Từ đó có một cơ sở chính xác về vị trí của các thiên thể
trên bầu trời, cũng như phân định chính xác ranh giới của các đám tinh vân lớn, các chòm sao
Trong Thiên văn học quan sát hiện đại, có 3 hệ toạ độ thông dụng nhất thường được sử dụng là
hệ toạ độ chân trời, hệ toạ độ xích đạo và hệ toạ độ hoàng đạo.
1- Hệ toạ độ chân trời
Trong hệ toạ độ này, có 2 điểm mốc được sử dụng là vòng chân trời (horizon) và thiên đỉnh
(zenith). Từ 2 điểm mốc này, xác lập 2 giá trị toạ độ cho mỗi điểm cần xác định. 2 giá trị đó là
độ cao (altitude) và độ phương (azimuth)

Độ cao (Altitude) h là khoảng cách góc giữa thiên thể và mặt phẳng chân trời. Trong hình vẽ
minh hoạ, độ cao h chính là giá trị của góc XOT. Giá trị của h là từ âm 90 độ - đối với các thiên
thể có vị trí tại thiên để (nadir) cho đến dương 90 độ - đối với các thiên thể nằm tại thiên đỉnh.
Giá trị của độ cao này sẽ là âm nếu thiên thể nằm dưới đường chân trời (tức là không thể nhìn
thấy) và dương nếu nằm phía trên đường chân trời.

định chính xác vị trí các ngôi sao trên thiền ccầu, từ đó lập ra một bản đồ chi tiết về bầu trời
trong đó có sự có mặt của các ngôi sao, các chòm sao và các thiên hà với độ chính xác tương
đối rất cao. Ngoài ra, người ta cũng dùng hệ toạ độ này để xác định và tính toán vị trí chuyển
động của các thiên thể trong hệ mặt Trời cũng như các vệ tinh nhân tạo của Trái đất.
3- Hệ toạ độ Hoàng đạo:
Hệ toạ độ Hoàng đạo sử dụng vòng gốc là vòng tròn Hoàng Ðạo (Zodiac) và các mốc khác là các
Hoàng Cực (2 điểm gần thiên cực nhất - cao nhất và thấp nhất- của đường Hoàng đạo) và điểm
xuân phân.

Hệ toạ độ này sử dụng 2 chỉ số toạ độ là Hoàng vĩ và Hoàng kinh
Hoàng vĩ (celestial latitude) là khoảng cách góc từ thiên thể S đến Hoàng Đạo TT'. Trong hình
vẽ này, giá trị của Hoàng vĩ là giá trị của cung SL. Giá trị của Hoãng vì là từ 0 đến âm 90 độ nếu
thiên thể nằm phía Nam Hoàng Đạo và từ 0 đến dương 90 độ nếu thiên thể nằm phía Bắc Hoàng
Đạo.
Hoàng kinh (Celestial Longitude) là khoảng cách từ điểm xuân phân X đến hình chiếu của thiên
thể trên Hoàng Đạo (tính theo chiều ngược với chiều nhật động), tức là giá trị góc của cung XL
trong hình vẽ. Giá trị của Hoàng kinh là từ 0 đến 360 độ.
Hệ toạ độ này có độ chính xác cao và không có tính tương đối khi thay đổi vị trí và thời điểm
quan sát. Nó được sử dụng rộng rãi nhất khi xác định vị trí các thiên thể trong hệ Mặt Trời.
Ngoài ra nó có mặt trong các danh mục, bản đồ sao cổ để xác định vị trí các ngôi sao trên thiên
cầu. Tuy nhiên, hiện nay nó không còn được ứng dụng phổ biến như hệ toạ độ xích đạo dùng 2
chỉ số DEC và RA.
Ngoài các hệ toạ độ trên, có một hệ toạ độ đôi khi được sử dụng khi nghiên cứu thiên hà ở qui
mô lớn là Hệ Toạ Độ Thiên Hà sử dụng 2 chỉ số là Galatic Latitude (độ vĩ Thiên Hà) và Galatic
Longitude (độ kinh Thiên Hà) trong đó độ vĩ là khoảng cách từ thiên thể đến xích đạo thiên hà
(hình chiếu của mặt phẳng chính thiên hà lên thiên cầu) còn độ kinh là góc tính từ giao điểm của
xích đạo thiên hà với xích đạo trời tới thiên thể. Hệ toạ độ này được sử dụng trong việc xác định
bản đồ các sao trong thiên hà. Tuy nhiên không được thông dụng lắm.