Плоскостью эклиптики называется плоскость орбиты Земли, то есть плоскость, перпендикулярная оси вращения планеты. Плоскость эклиптики составляет с плоскостью небесного экватора угол 23°26’, который вследствие прецессии земной оси вращения периодически изменяется в незначительных пределах.

Горизонтальная система координат. Основными параметрами горизонтальной системы координат (рис. 5) являются круг высоты, отвесная линия и плоскость истинного горизонта.

Кругом высоты (или вертикальным кругом или вертикалом) называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит, надир и данное светило М. Координатами светила в горизонтальной системе координат являются высота и азимут.

Высота светила над горизонтом определяется величиной центрального угла между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило М. Измеряется высота от 0° до 90° в северном полушарии и 0° до -90° в южном полушарии. Высота светила над горизонтом может быть выражена зенитным расстоянием этого светила, т. е. величиной центрального угла между отвесной линией и направлением на светило М. Зенитное расстояние отсчитывается от точки зенита вдоль вертикала, проходящего через данное светило М от 0° до 180° (или от 0до 12). Понятно, что высота светила и его зенитное расстояние связаны между собой простым соотношением:

. (5)

Малый круг небесной сферы, параллельный истинному горизонту и проходящий через данное светило М, называется альмукантаратом. Все светила одного и того же альмукантарата имеют одну и ту же высоту над горизонтом. Для того, чтобы окончательно определить положение данного светила, используется вторая координата - азимут.

Астрономическим азимутом А светила называется угловое расстояние , отсчитываемое вдоль плоскости истинного горизонта от точки юга S до вертикала, проходящего через данное светило M. Обычно азимут отсчитывают в сторону запада (в сторону суточного вращения небесной сферы) от 0° до 360° (или от 0до 24). Это - астрономический азимут. Однако, в геодезии принято пользоваться геодезическим азимутом , отсчитываемым от точки севера в пределах от 0° до 180° (или от 0до 12) к западу (западный азимут) и от 0° до -180° (или от 0до -12) к востоку (восточный азимут). Между астрономическим и геодезическим азимутами имеет место очевидное соотношение:

. (6)

Экваториальные системы координат. Различают две экваториальные системы координат, которые отличаются друг от друга лишь одной из координат. Каждая из экваториальных систем может быть получена путём поворота горизонтальной системы координат вокруг её центра на угол (- астрономическая широта пункта наблюдения). При этом все элементы горизонтальной системы отобразятся в совершенно аналогичные элементы экваториальных систем координат: отвесная линия перейдёт в ось мира , плоскость истинного горизонта - в плоскость небесного экватора , а круг высоты заменится кругом склонений (рис. 6).

Первой координатой светила на небесной сфере в обеих экваториальных системах координат является склонение или полярное расстояние. Второй координатой является часовой угол (в первой экваториальной системе координат) или прямое восхождением (во второй экваториальной системе координат).

Склонением называется центральный угол , отсчитываемый вдоль круга склонений от плоскости небесного экватора до направления на светило М. Склонение отсчитывается от 0° до 90° в северном полушарии и от 0° до -90° в южном. Склонение может быть заменено полярным расстоянием р, т. е. центральным углом , отсчитываемым вдоль круга склонений от северного полюса мира до направления на светило. Полярное расстояние измеряется от северного полюса мира к южному в пределах от 0° до 180° (или от 0до 12). Между склонением и полярным расстоянием очевидна простая связь:

. (7)

Малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору, называется суточной (или небесной) параллелью. Понятно, что все светила, имеющие одно и то же склонение, лежат на одной суточной параллели.

Часовым углом t называется угловое расстояние, отсчитываемое вдоль небесного экватора от верхней его точки до круга склонений, проходящего через данное светило. Часовой угол отсчитывается в сторону запада (т. е. в сторону суточного вращения небесной сферы) от 0° до 360° (или от 0до 24).

Прямым восхождением светила называется угловое расстояние, отсчитываемое вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонений, проходящего через данное светило. Прямое восхождение отсчитывается в сторону востока от 0° до 360° (или от 0до 24).