第1章　坐標(biāo)系的選擇及各種坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換

軌道力學(xué)涉及的主要內(nèi)容是一個(gè)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，處理一個(gè)具體的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，首先需要選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)空參考系。這里所指的運(yùn)動(dòng)天體，主要是人造小天體（地球衛(wèi)星和各類(lèi)深空探測(cè)器），這些小天體的運(yùn)行軌道將涉及地球參考系、月球參考系、行星參考系及日心參考系。這一章將分別介紹上述各參考系及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，并給出具體的轉(zhuǎn)換公式。

在廣義相對(duì)論框架下，參考系表示為四維時(shí)空。在太陽(yáng)系內(nèi)，最重要的慣性參考系有兩個(gè)：一個(gè)的原點(diǎn)在太陽(yáng)系質(zhì)心，相對(duì)于遙遠(yuǎn)類(lèi)星體定向，叫作太陽(yáng)系質(zhì)心參考系，通常稱(chēng)為質(zhì)心天球參考系BCRS（Barycentric Celestial Reference System），所有太陽(yáng)系天體的運(yùn)動(dòng)都與它相聯(lián)系；另一個(gè)的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，叫作地心參考系，通常稱(chēng)為地心天球參考系GCRS（Geocentric Celestial Reference System），包括地面觀測(cè)者在內(nèi)所有地球物體的運(yùn)動(dòng)都與它相聯(lián)系。上述兩個(gè)參考系對(duì)應(yīng)的時(shí)間變量稱(chēng)為坐標(biāo)時(shí)，快慢與局部引力場(chǎng)有關(guān)。這樣就派生出了兩個(gè)時(shí)間系統(tǒng)：適用于質(zhì)心天球參考系的質(zhì)心坐標(biāo)時(shí)TCB（Barycentric Coordinate Time）和適用于地心天球參考系的地心坐標(biāo)時(shí)TCG（Geocentric Coordinate Time）。這些都是理論上的定義，而在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)卻有些差別，下面分別介紹常用的時(shí)間系統(tǒng)和空間坐標(biāo)系統(tǒng)。