了解现代天文常识的读者都知道，恒星或疏或密或远或近分布于整个天空。由于人的目力所限，感觉不出恒星的远近区别，因而恒星就从它们的实际位置投影到以地球为中心以肉眼极限为半径的球面上。对于只计算天体视觉位置的古代人来说，这种错觉无意中成为一种简化手法。这个假想球面叫做天球。

要确定天体在天球上的位置，必须有两个数据，像平面上的点可以用平面直角坐标系(x，y)或极坐标系(r，θ)表示一样，天体的位置也可以用球面坐标系的两个数据来表示。中国古代有三种球面坐标系统：地平坐标、赤道坐标和黄道坐标，其中地平坐标是产生最早而且最为直观的坐标系统。

以天顶(头顶正上方)和地平圈为基本点圈建立的坐标系叫地平坐标系，两个坐标分量是地平高度和方位(见图1)。

图1 地平坐标系

地平高度是指天体沿着垂直于地平经圈的大圆到地平的角距离，地平为计算起点。中国古代有很长一段时间用丈、尺、寸等长度单位来表示天体的高度，一寸大致相当于一度。直到宋代以后，才改用“度”单位。

方位就是方向，可在地平经圈上标志。在方位概念产生的最初阶段，只有东、南、西、北四个方向，分别用卯、午、酉、子表示。到汉代时，增加到12个方向，各以十二支命名。后来，出于提高测量精度的需要，又用四维、八干、十二支来表示24个方向，其中四维是艮〔gen亘〕、巽〔xun迅〕、坤、乾，分别表示东北、东南、西南、西北。八干是甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸。十二支是子、丑、寅、卯、辰、巳〔si四〕、午、未、申、酉、戌、亥(见图2)。显而易见，方位只是一个区域概念，以“子”为例，在正北左右各7.5°的范围内都称为子方位。《周髀〔bi闭〕算经》可作为例外，因为书中使用了与现代地平经度相仿的量度方法。除此以外，中国地平坐标系统的方位分量也不存在量度的起始点问题。

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