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衛星の座標系

Last updated at Posted at 2025-08-08

1.はじめに

WIP(書き途中)
自分用の備忘録として書いています.専門は機械であり,全くの初心者ですが,間違っているところなど指摘していただけると嬉しいです.
※自分用なので,手書きの図など見苦しいものになってます.

2.座標系

空間に固定された座標系

  • 地心赤道座標系
  • 黄道座標系
  • 国際天体基準座標系(ICRF)
    を扱う.

地心赤道座標系 geocentric equatorial coordinate system

地心赤道座標系とは,原点を地球の中心に取り,z軸を地球の自転軸と一致させ,x軸を赤道面 Earth's equatorial plane と黄道面 ecliptic plane の交線に春分方向を+xとして設定し,それらと右手系をなすようにy軸を設定した座標系である.

  • 赤道面
    • 黄道面に対して約23.5度傾いてる(傾きは時間によって変化する)
  • 黄道面
    • 地球が公転するときの公転面
  • 春分方向
    • 太陽が赤道の真上に来る方向(下の図参照)
      春分点.jpg

Geocentric equatorial coordinate system の特徴

  • ほとんどの目的に対して,慣性系とみなしてよい(真の慣性系ではない)
    • 恒星の平均位置に対して等速運動をする座標系は真の慣性系である.
  • 歳差運動 precession や章動 nutation によって,自転軸や Equatorial plane は時間的に変化
    • 地心赤道座標系には時間を付す必要がある.
    • 代表的に使われているのは西暦2000年1月1日正午のもの(J2000.0 と書く)
    • 現在の座標系を表すときは,TOD(True Of Date)を冒頭につける.例)TOD geocentric equatorial coordinate system

黄道座標系 Ecliptic coordinate system

地心を中心にし,黄道面に対して垂直北向きの軸をZ軸に,黄道面と赤道面の公転かつ春分点方向をX軸に,それらと右手系をなすようにY軸を設定したもの.Geocentric equatorial coordinate system をX軸周りにε(赤道面と黄道面のなす角)回転させると,Ecliptic coordinate system に一致する.
ecliptic coordinate.jpg

国際天体基準座標系 ICRF(International Celestical Referece Frame)

遠方の固有運動がほぼ無視できる電場源(Quasar)を基準に定義したもの.空間に固定された地心赤道座標系(歳差や章動を考えない)と考えてよい.

途中
Geocentric equatorial coordinate system と ICRF の変換は面白い話題なので,余力があればまとめたい.次の記事では一旦歳差や章動を飛ばして,地球固定座標系に関する記事にする予定

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