Сферичними координатами називають систему координат для відображення геометричних властивостей фігури в трьох вимірах за допомогою задання трьох координат , де  — відстань до початку координат, а і  — зенітний та азимутальний кути відповідно.

Поняття зеніту і азимута Поняття зеніт і азимут широко використовують в астрономії. Взагалі зеніт — це напрямок вертикального підйому над довільно обраним пунктом (точкою спостереження), що належить до так званої . За фундаментальну площину в астрономії можуть обирати площину, в якій лежить екватор, площину, в якій лежить горизонт, площину екліптики тощо, що породжує різні системи небесних координат. Азимут — кут між довільно обраним променем фундаментальної площини з початком в точці спостереження та іншим променем цій площині, які мають загальний початок з першим.

На наведеному рисунку сферичної системи координат, фундаментальна площина — це площина xy. Зеніт — якась віддалена точка, що лежить на осі Z і видима з початку координат. Азимут відраховують від осі X до проєкції радіус-вектора r на площину xy. Це пояснює назви кутів, як і те, що сферична система координат може слугувати узагальненням (нехай хоча б і наближеним) безлічі різновидів систем небесних координат.

Визначення Три координати визначені як:  — відстань від початку координат до заданої точки .  — кут між віссю і відрізком, що з'єднує початок системи координат і точку .  — кут між віссю і проєкцією відрізку, що з'єднує початок координат з точкою , на площині .

Кут називають зенітним, або полярним, або нормальним, , а кут  — азимутальним. Кути і не мають значення при , а не має значення при (тобто при або ).

Залежно чи незалежно від стандарту (), існує і така угода щодо позначень, коли замість зенітного кута , використовують кут між проєкцією радіус-вектора точки r на площину xy і самим радіус-вектором r, що дорівнює  — . Його називають кутом підйому і можуть позначувати тією ж буквою . В цьому випадку він змінюватиметься в межах .

Тоді кути і не мають значення при , так само як і в першому випадку, а не має значення при , так само як і в попередньому випадку, (але вже при або ).

Перехід до інших систем координат Декартова система координат Від сферичних до декартових:

Від декартових до сферичних:

(тут, звісно, потрібне уточнення для значень поза першим квадрантом; те ж саме для всіх формул з арктангенсом тут і нижче; однак, заміна відповідною формулою з арккосинусом знімає це питання по відношення до координати ). Модуль якобіана перетворення від сферичних до декартових координат:

Циліндрична система координат Від сферичних до циліндричних:

Від циліндричних до сферичних:

Модуль якобіану перетворення від сферичних до циліндричних координат:

Диференціальні характеристики Сферичні координати ортогональні, тому метричний тензор набуває діагонального вигляду:

Квадрат диференціала довжини дуги:

Коефіцієнти Ляме:

Символи Крістофеля :

Інші дорівнюють нулю.

Див. також Системи небесних координат

Джерела