Koordinater på jorda
De gamle egypterne visste at jorda var rund, fordi de visste at man sør i Egypt så stjerner sør på himmelen som man ikke så lengre nord. Og, når de reiste nordover langs Nilen, kom himmelens polpunkt (som det ser ut som om alle stjernene roterer rundt) høyere opp på himmelen.
Koordinater på en rektangulær flate, kjenner de feste til. Vi har to akser som krysser hverandre i en rett (90°) vinkel og bruker et rutenett av linjer som er parallelle med en av de to aksene til å finne koordinatene til et punkt på flata.
Jorda er (nesten) en kule og stjernene er så langt borte at vi kan se på stjernehimmelen som en kule. På kuler må vi ha andre koordinater enn på flater, og på Jorda bruker vi breddegrad og lengdegrad for å oppgi posisjoner.
Breddegraden forteller oss hvor langt nord eller sør for ekvator et sted er. Hammerfest er for eksempel 70,66° nord for ekvator, mens Sydney i Australia er 33,97° sør for ekvator. Nordpolen er 90° nord for ekvator og Sørpolen er 90° sør for ekvator. En breddesirkel har konstant breddegrad, og jo lengre fra ekvator sirkelen er, jo mindre er omkretsen og diameteren til sirkelen. Ekvator er den eneste breddesirkelen som er en storsirkel.
Søker vi opp koordinatene til et sted blir det oppgitt som f.eks. 70°39'46" (Hammerfest). Symbolet ° (grad) er et kjent symbol, mens ' (bueminutt) og " (buesekund) er mindre godt kjent. Forholdet mellom grad, bueminutt og buesekund er som forholdet mellom timer, minutter og sekunder 1° = 60', 1' = 60". Skal vi regne om fra bueminutter og buesekunder til desimaler av en grad, regner vi slik:
70°39'45"= (70+39/60+45/3600)°=70,6625°
En meridianbue er en halvsirkel som går fra Nordpolen til Sørpolen, og steder med samme lengdegrad ligger på samme meridianbue. Det er ikke noe naturlig null-linje (nullmeridian) for lengdegradene. Hipparhcus (ca 200 fvt) var den første som delte jorda inn i bredde- og lengdegrader, og han satte null-meridianen til meridianen som går gjennom Alexandria. Utover 16- og 1700 tallet brukte ofte nasjoner meridianen gjennom sin hovedstad som utgangspunkt for lengdegradsmålinger.
I 1884 ble det bestemt at meridianen gjennom Greenwich i London skulle være den internasjonale meridianbuen. Lengdegraden gis nå som antall grader øst eller vest for Greenwich. Hammerfest er 23,68° øst for Greenwich mens Reykjavik, hovedstaden på Island, er 21,94° vest for Greenwich.
Den meridianen som ligger lengst unna Greenwich meridianen, er 180° meridianen. Denne er både 180° øst og 180° vest for Greenwich, og går for det meste over hav. I nord går den over den østligste delen av Russland og i sør går den over Antarktis.
Alle meridianene møtes på polene og avstanden mellom meridianene blir mindre jo lengre fra ekvator vi kommer. Lengdegraden til Vardø, den østligste byen i Norge er 31,11° øst. Istanbul, den største byen i Tyrkia og som ligger på grensa mellom Europa og Asia, ligger på 29,96° øst - og dermed lengre vest enn Vardø! En annen finurlighet med lengdegradene: vi sier at Oslo ligger på Østlandet, men Norge går ikke bare nordover landet går også østover. Hvis vi ser på lengdegrader på en globus eller et kart hvor lengdegradene er markert, hvilke nordnorske byer ligger lengre øst enn Oslo?
Koordinater på stjernehimmelen
Koordinatene på stjernehimmelen er bygget opp på samme måte som koordinatene på jorda, bare at vi har to sett koordinater, et globalt sett som er "festet" til himmelen og hvor koordinatene til stjerner er konstante. Det andre settet er lokalt som er "festet" til stedet vi er på hvor stjernes koordinater endres hele tiden.
Himmelkula sett fra jorda - lokale koordinater / horisontkoordinater
Utgangspunktet for de lokale koordinatene er horisonten. Horisonten er grensa mellom hav og himmel om vi er på havet. Er vi på land, er horisonten en tenkt grensen mellom land og himmel som vi ville se om det ikke var fjell, trær, hus og liknende, i veien. Skal vi beskrive hvor noe er i forhold til oss, bruker vi himmelretningene nord, sør, øst og vest. Sola er i øst på morgenen, sør midt på dagen, vest tidlig på kvelden og nord midt på natta.
Punktet som er rett opp fra der vi står, kalles senit. Halvsirkelen som går fra horisonten rett i nord, gjennom senit ned til horisonten rett i sør, kalles himmelmeridianen.
De lokale koordinatene vi bruker for å fortelle hvor på himmelen noe er, er asimut og altitude (høyde). Asimut måles i grader langs horisonten, med sola, fra punktet rett nord. Asimut rett nord er da 0°, rett øst er 90°, rett sør 180° og rett vest 270°. Høyden måles i grader vinkelrett på horisonten. Noe som er i horisonten, har en høyde 0°. Senit, punktet som er rett opp, har høyde 90° og noe som er under horisonten har negativ høyde.
Vi følger med jorda når jorda snurrer rundt seg selv. Vi merker ikke at jorda snurrer, så for oss ser det ut som om himmelen snurrer rundt.
Sett fra jorda roterer stjernehimmelen rundt en akse som går gjennom himmelens nord- og sørpol. Denne aksen er den samme som jordas rotasjonsakse. Stjernehimmelen har også en ekvator som ligger midt mellom polene. Hva som er i senit eller på himmelmeridianen, avhenger av hvor på jorda vi er og når på døgnet og året det er.
Hvis vi er på jordas nordpol, vil himmelens nordpol være i senit og himmelekvator ligger langs horisonten. Er vi på jordas ekvator vil himmelens nordpol være i horisonten rett nord, himmelens sørpol i horisonten rett sør, og himmelekvator går gjennom senit.
Hvis vi ikke er på en av polene, vil himmelekvator krysse horisonten i øst og vest, og være høyest på himmelen i sør. Himmelobjekter som sol, måne, planeter og stjerner, står høyest på himmelen når de er i sør, og lavest på himmelen når de er i nord. Dette gjør at de lokale koordinatene til stjerner og andre objekter på himmelen, er avhengig av hvor på jorda vi er.
Globale koordinater / ekvatorialkoordinater
Stjernene beveger seg over himmelen fordi jorda roterer og hvilke stjerner vi ser er avhengig av hvor vi er og når vi ser på stjernehimmelen. Men, stjernene er i ro i forhold til hverandre. Det er dette som gjør at vi kan se de samme stjernebildene som vikingene og de gamle grekerne, og vi kan lage stjernekart med faste koordinater for stjernene, akkurat som lengdegrad og breddegrad for steder på jorda.
Himmelkoordinaten som tilsvarer breddegrad, kalles deklinasjon. Deklinasjon måles i grader og er positiv nord for himmelekvator, og negativ sør for himmelekvator. En stjernes deklinasjon er antall grader målt fra himmelekvator langs deklinasjonssirkelen. Deklinasjonen til nordpolpunktet er 90° og sørpolpunktet er -90°. Deklinasjonen til Polstjerna er 89,26°. Den er like ved polpunktet og kan derfor brukes til å finne ut hvor nord er. I stedet for meridiansirkler, har vi deklinasjonssirkler som går fra himmelens nordpol til himmelens sørpunkt.
Himmelkoordinaten som tilsvarer lengdegrad, kalles rektascensjon. Denne måles i timer, minutter og sekunder. 24 timer tilsvarer 360°. Alle punkter på en deklinasjonssirkel har samme rektasensjon.
Utgangspunktet for rektascensjonen er en halvsirkel som går fra nordpol til sørpol gjennom Vårjevndøgnspunktet, ofte markert med et symbol som likner på en Y med krøll på. Dette er punktet der sola er når den krysser himmelekvator (det er egentlig jorda som beveger seg, men siden vi er på jorda, ser det ut til som om sola beveger seg). Rektascensjonen til en stjerne eller et annet objekt på stjernehimmelen, måles langs himmelekvkator, mot sola, fra Vårjevndøgnspunktet til der deklinasjonssirkelen gjennom stjerna krysser himmelekvator.