まとめ
- 観測者を中心として、すべての天体が張り付いているように見える仮想的な大きな球体のこと。
- 天体の位置や動きを幾何学的に記述するためのモデルであり、地球の自転や公転に伴う見かけの動きを説明するのに用いられる。
- 観測者の真上を「天頂」、真下を「天底」とし、地球の赤道を延長したものを「天の赤道」と呼ぶ。
解説
宇宙空間において、星々までの距離は実際にはそれぞれ異なりますが、地球上の観測者からはすべての星が一定の距離にある巨大な球面（天球）上を動いているように見えます。このモデルでは、観測者が天球の中心に位置し、地球の自転軸を延長した「天の北極」と「天の南極」を結ぶ軸を中心に、星が回転していると考えます。
観測地点の緯度によって、天球の見え方は数学的に決定されます。例えば、北緯36度の地点では、北の地平線から36度の高さに北極星が位置します。また、真東から昇る星（オリオン座のミンタカなど）の南中高度は「90度－緯度」の式で導き出され、北緯36度では54度となります。このように、天球は観測場所に応じた星の通り道や高度を理解するための重要なフレームワークです。
夜空を見上げると、星が大きなドームのような天井に張り付いているように見えませんか？この、自分を中心にした大きなボールのような空の入れ物のことを「天球」といいます。
実際には、星までの距離はバラバラですが、あまりにも遠くにあるため、すべて同じ距離にあるように見えます。地球がコマのように回っている（自転）ので、星はこの天球の上を東から西へと動いていくように見えます。これを「日周運動」と呼びます。
学校の理科の授業では、プラスチックの透明な半球を使って、太陽の動きを記録することがありますね。あの透明な半球は、まさに天球を小さくしたモデルなのです。方位を合わせて太陽の位置を記録することで、空のどこを太陽が通ったのかを調べることができます。
北極星は、天球の回転の中心（天の北極）のすぐそばにあるため、一晩中ほとんど動かずに同じ場所に止まって見えます。昔の旅人は、この動かない星を道しるべにして進む方向を決めていたんですよ。
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