“行星卫星制图坐标系与自转要素”工作组由国际天文学联合会(International Astronomical Union,IAU)于1976年成立,1985年成为IAU、IAG联合工作组。该工作组自1980~2007年已经发布了10份报告,将太阳系天体按照形状规则性和自转稳定性区分为行星与卫星、彗星与小行星两组,介绍和推荐其体固参考架的实现方式、自转要素确定等。
一般地,体固参考架基于星体平均自转轴,经度起算原点基于固体表面特征(比如陨石坑),自转要素描述了体固参考架与国际天球参考架(ICRF)的转换关系。对于行星及其卫星,位于太阳系不变平面北侧的自转极称为星体的北极,其方向在ICRF中由赤经赤纬表示。如图所示,设
为北天极,
为星体北极,
表示赤经零点,
为
天赤道与星体赤道的交点。则
的赤经为
,星体赤道对天赤道的倾角为
。若
为星体选定的经度零点,即
为本初子午线,于是一旦确定了
,即
的弧长,则得到了星体固连参考架。若星体均匀自转,
将随时间线性变化。若星体自转轴存在进动,将引起
、
、
的时变。在图的定义下,若
随时间增大则星体为顺向自转,反之为逆向自转。若缺少观测信息,一般假设自转轴垂直于轨道面,且对于许多卫星均假设其自转周期与轨道周期相等。
的值确定了星体本初子午线在历表中的位置。若星体不存在可观测的固定表面特征,由
的采用值定义本初子午线,且不再改变。但其速率可依据观测予以更新,原则是尽量做到本初子午线的历表位置在星体固体表面固定。