恒星の位置のあらわしかた
地球をとりまく空間を1つの大きな天球と考え地球から遠い星も近い星も距離を考えないで、右下の図のように、すべての星が天球上にくっついているものと考えます。
そして、この天球上に地球と同じように緯度・経度に相当するものを決めておきます。
北の空を見るとわかるように北極星を中心にしてそのまわりのすべての恒星が、まわっています。
ごれは、地球が自転しているために起こる現象です。
そこで、わかりやすく便利なように地球の自転軸が天球とまじわる点を天の北極としそれと反対側の点を天の南極とします。
さらに、地球の赤道を天球上に延長したものを天の赤道とします。
ここで、天球上の天の赤道を0度とし、天の北極をプラス90度、天の南極をマイナス90度とします。
これは地球上の緯度に相当するもので、赤緯といいます。
また天球上の春分点を0度とし、その点から東まわりに一周を24時としたものを赤経といい、これは経度に相当するものです。
このように、天球を赤経・赤緯であらわしたものを天球座標といいます。
たとえば、シリウスを天球座標であらわすと赤経6時42.9九分、赤緯マイナス16度39分となります。
日周運動の起こるわけ
日周運動に、なぜ起こるのでしょうか。
いままでは、ずっと星空がまわるとかいてきましたし大昔の人も、そのように考えていたのです。
ところが16世紀に、コペルニクスという天文学者があらわれ本当に、星座が動くのではなく、地球が西から東へと自転するためであることを発見しました。
汽車に乗って窓から外を見ていると止まっているはずの外の景色が、後へ後へとと、飛んでいくように見えます。
これと同じように、止まっているはずの星が、東から西へ動くように見えるのです。
天の北極というのは、実はこの地球の自転軸をずっと伸ばし天球に突き当たったところなのです。
周極星と出没星
北極星や北斗七星のように、天の北極の近くにある星は、日周運動をしても
地平線の下に沈むことはありません。
このような星を、周極星といいます。
これにたいして、毎日、東の地平線から昇り西の地平線に沈む星を出没星といいます。
星空の回転の中心は、天の北極と正反対の方向にもう1つあり、これを天の南極といいます。
しかし、天の南極に、日本では、地平線の下にあたるので見えませんし天の南極近くにある南十字星や、マゼラン雲も、日本では見えません。
北極の空・赤道の空・南極の空
北極にいくと、天の北極は頭の真上にあり星はみな、このまわりを右から左へと地平線に平行に動きます。
北極地方では、夜空の星はどれも周極星で、出没星はありません。
また天球の南半分（南天）の星はひとつも見えません。
北極地方の1年は半年が夜ばかりの冬です。
この冬のあいだ天球の北半分（北天）のすべての星が水平に日周運動を繰り返すのがながめられます。
赤道地方では、地軸は水平になり、天の北極は北の地平線、天の南極は南の地平線になります。
空に見えるすべての星は出没星で、東の地平線から垂直に昇り西の地平線に垂直に沈みます。
赤道を越えて、南半球の地方に入ると天の北極は地平線の下に沈み、反対に天の南極が南の地平線の上にあがってきます。
南極地方にいくと天の南極は頭の真上にきます。
北極が半年のあいだ昼ばかりの夏のとき、ここでは、夜ばかりの冬です。
この半年のあいだは南天の星が、こんどは左から右へと日周運動を繰り返すのが見られます。
しかし、北天の星は、ひとつも見ることができません。