Небесная координатная система отсчёта ICRS

2 Системы географических координат - широта и долгота
Широта и долгота эти термины ввёл Гиппарх в II в. до н. э. Широта и долгота - угловые величины, определяющие положение любой точки относительно экватора и начального меридиана. Различают широты и долготы астрономиче¬ские, отнесенные к реальной планете, а также сферические и эллипсоидальные, применяе¬мые соответственно в шарообразной и сфероидической моделях Земли. По предложению из¬вестного геодезиста проф. А.А. Изотова, все эти системы координат «могут быть объедине¬ны общим названием системы географических координат», ибо «эти системы имеют важное значение для географического изучения поверхности Земли».
Астрономическая широта (ф) - угол, образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли.
Астрономическая долгота (Z) - двугранный угол между плоскостями астрономических меридианов текущей точки и начального меридиана. Астрономический меридиан образуется сечением земной поверхности плоскостью, проходящей через отвесную линию в данной точке параллельно оси вращения Земли.
Астрономический азимут (a) — угол в горизонтальной плоскости, в плоскости, перпендикулярной к отвесной линии, отсчитываемый от северного направления астрономического меридиана по часовой стрелке до заданного направления.
Таким образом, астрономические координаты отнесены к отвесной линии и оси вращения Земли. Их получают из астрономических наблюдений.
Сферическая широта и сферическая долгота используются, когда Земля аппроксими¬руется шаром. Один диаметр шара совмещается с осью вращения Земли. При этом полагает¬ся, что земной шар однороден по строению, и все отвесные линии проходят через его центр. Иначе, сферические широты и долготы автоматически приравниваются соответственно астрономическим широтам и долготам. Отождествление сферических координат с астро¬номическими координатами указывает на практический путь их определения непосредствен¬но из астрономических наблюдений небесных светил.
Для указания направлений используется географический азимут - угол в горизонтальной плоскости (плоскости, перпендикулярной к нормали в данной точке шара), отсчитываемый от северного направления географического меридиана по часовой стрелке до заданного на¬правления. Для определения расстояний используется ортодромия - кратчайшее расстояние между двумя точками на сфере (отсчитываемое по дуге большой окружности, центр которой находится в центре земного шара).
Геодезические координаты. Положение любой точки на эллипсоиде вращения определя¬ется геодезической широтой и геодезической долготой.
Геодезическая широта (B) - угол, образованный нормалью
к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью его экватора.
Геодезический меридиан определяется плоскостью, проходящей через нор¬маль к поверхности земного эллипсоида вращения в данной точке и его малую ось.
Геодезическая долгота (L) - двугранный угол между плоскостями меридиана данной точки и начального меридиана.
Отвесная линия и нормаль к эллипсоиду не совпадают. Поэтому, чтобы перейти от астро¬номических координат к геодезическим, надо знать угол между нормалью и отвесной лини¬ей, называемый уклонением отвеса в геометрическом толковании.
Для указания направлений и расстояний используется геодезический азимут и кратчайшая линия на эллипсоиде вращения.
Геодезический азимут (A) - двугранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точки и плоскостью, проходящей через нормаль в ней и содер¬жащей данное направление, отсчитываемый от направления на север по часовой стрелке.
Кратчайшая линия - линия кратчайшего расстояния между двумя точками на поверхности эллипсоида вращения; она является частью геодезической линии. На эллипсоиде вращения геодезическая линия в общем случае описывает бесконечное число витков, последовательно касаясь соответствующих параллелей в северном и южном полусфероидах и на каждом витке пересекая экватор в разных точках. При этом в каждой точке геодезической линии произведение радиуса параллели (r) на синус азимута (A) линии есть величина постоянная:
rsinA = const .
Меридианы и экватор являются частными случаями геодезической линии. В навигации используется также линия постоянного азимута - локсодромия.