<< 3.8. Определение систем координат
| Оглавление |
3.10. Основы небесной механики >>
3.9. Эпоха каталога, эпоха равноденствия, динамическое
равноденствие
До 1998 г. квазиинерциальная система была реализована в виде FK5
(фундаментальный каталог 5), который включает 1535 звезд.
Координаты звезд известны с ошибкой
и собственные
движения с ошибкой 
мс дуги в год. Дополнительный
каталог (FK5-sup.) включает 3117 звезд, координаты и
собственные движения которых определены с большими
ошибками (
и 2 мс дуги в год, соответственно).
Основная плоскость системы FK5 задавалась экватором на
стандартную эпоху J2000.0
(см. раздел 5.7), а начало
отсчета прямых восхождений - пересечением экватора с
эклиптикой на эпоху J2000.0. Согласно решению МАС эклиптика
определялась динамическим образом на основании наблюдений тел
солнечной системы. Поэтому начало отсчета прямых восхождений
называется динамическим равноденствием и обозначается
как
.
С 1 января 1998 г. по решению МАС определена Международная небесная система координат (International Celestial Reference System - ICRS), оси которой фиксированы по отношению к квазарам, причем направления осей согласованы с системой FK5. Система ICRS реализуется координатами 212 опорных радиоисточников. Для более плотного заполнения к ним добавлены 396 дополнительных источников, координаты которых измерены с худшей точностью. Создание новой системы отсчета стало возможным благодаря результатам 20-летних наблюдений на РСДБ.
Новая система отсчета основывается на кинематическом принципе:
считается, что оси системы остаются неподвижными относительно
самых удаленных из известных объектов Вселенной. В соответствии
с рекомендациями МАС полюс системы ICRS согласуется с полюсом FK5
в пределах ошибок последнего:
мс дуги
(рис. 3.11).
), полюс
Наблюдения на РСДБ показали также, что средний небесный
экватор на эпоху J2000.0 не
совпадает с экватором системы ICRS. Причиной
этого являются ошибки в теории нутации МАС1980. В результате полюс
, соответствующий среднему экватору J2000.0, смещен
относительно полюса ICRS (
) (рис. 3.11). На
рис. 3.11 показан также участок экватора с точками
, 
- началом прямых восхождений в системах FK5 и ICRS, а также
точка динамического равноденствия
.
Точное значение наклона эклиптики к экватору на эпоху J2000.0
равно:
.
Выше мы уже несколько раз употребили термин эпоха. Так как координаты небесных тел, измеряемые наблюдателем в разные моменты времени, меняются из-за прецессии, нутации и ряда других причин, то для вычисления изменения координат прежде всего необходимо измерить промежуток времени между наблюдениями.
Для измерения времени выбирается какой-либо периодический процесс. Измерение длительности промежутка между двумя событиями заключается в его сравнении с периодом этого процесса. Итак, с одной стороны, необходимо определить с максимальной точностью момент проведения наблюдения или эпоху наблюдения, а с другой стороны, нужно измерить интервал между двумя эпохами в выбранных единицах временной шкалы. С давних пор основными единицами счета времени являются сутки и год, отражающие вращение Земли вокруг оси и обращение Земли вокруг Солнца. В связи с повышением точности наблюдения и обнаружения неравномерности вращения Земли были введены более точные шкалы времени. Вопросы, связанные с определением шкал времени и связи между ними, будут рассмотрены в главе 5.
При составлении каталога каждая звезда наблюдается несколько раз на протяжении одного или нескольких лет. В результате на каждый момент или эпоху наблюдения определяются видимые координаты звезды. Под эпохой каталога понимают среднюю эпоху наблюдения звезд каталога. Для сравнения координат звезд необходимо привести их к единой системе координат, заданной на стандартную эпоху. В настоящее время по решению МАС принята система экваториальных координат FK5 для равноденствия J2000.0 (до этого стандартными эпохами были B1950.0, B1900.0 и другие)3.6. Эпохой равноденствия называется эпоха, на которую фиксируется положение небесного экватора и эклиптики и, следовательно, точка динамического равноденствия. Например, эпохой каталога HIPPARCOS является эпоха J1991.25. Координаты звезд в каталоге приводятся на момент J1991.25, а положение в пространстве плоскости экватора задается на момент J2000.0.
При переходе от классической механики к специальной теории относительности необходимо изменить некоторые понятия. Преобразования от одной инерциальной системы к другой осуществляются с помощью уравнений Лоренца. В теории относительности доказывается, что при преобразовании Лоренца законы физики не изменяются, т.е. они лоренц - ковариантны. При этом течение времени зависит от скорости часов в пространстве. Это означает, что промежуток времени между двумя событиями в разных инерциальных системах уже не является инвариантом: например, собственное время (время в лабораторной системе отсчета, связанное с движущимся наблюдателем) течет медленнее, чем время, измеряемое часами, покоящимися относительно инерциальной системы координат.
При наличии полей тяготения законы специальной теории относительности в общем случае не работают. Однако в ограниченных областях пространства, как утверждается в теории относительности, можно специальным образом выбрать ускоренно движущуюся систему координат. Если ускорение системы равно ускорению, которое приобрела бы свободная частица, помещенная в рассматриваемую область пространства, то такую систему можно считать локально инерциальной. В этой системе законы специальной теории относительности выполняются с высокой точностью. Преобразование координат при переходе от одной локальной системы к другой определяется уравнениями Лоренца.
В общей теории относительности течение времени определяется не только скоростью часов, но и положением часов, точнее функцией, характеризующей гравитационное поле в месте расположения часов и называемой гравитационным потенциалом. Поэтому в выбранной системе отсчета вводится "координатное" время и определяется закон преобразования времени при переходе в другую систему, т.е. к другому координатному или "собственному" времени, если система отсчета связана с наблюдателем. Эти вопросы будут подробно рассмотрены в главе 5. Эпоха наблюдения или эпоха каталога выражаются при обработке наблюдений в той шкале времени, которая связана с выбранной системой отсчета.
<< 3.8. Определение систем координат | Оглавление | 3.10. Основы небесной механики >>
|
Публикации с ключевыми словами:
астрометрия - сферическая астрономия - системы координат - шкалы времени
Публикации со словами: астрометрия - сферическая астрономия - системы координат - шкалы времени | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
