<< 6.6. Изменение координат опорного
| Оглавление |
7. Прецессия и нутация >>
6.7. Процедура редукции оптических наблюдений
Выше мы рассмотрели явления, приводящие к изменению положения небесных тел на небесной сфере. В данном параграфе будет рассмотрена процедура редукции наблюдений звезд, а ниже - процедура редукции наблюдений на радиоинтерферометрах.
Небесная система отсчета может быть реализована списком выбранных звезд (или радиоисточников), координаты которых фиксируют на небесной сфере основные точки и круги системы. Список опорных звезд называется фундаментальным каталогом, а небесная система - фундаментальной звездной системой. Координаты опорных звезд (прямое восхождение и склонение) изменяются по ряду причин. Выше мы рассмотрели, как изменяется положение звезд из-за собственного движения, аберрации, параллактического смещения, рефракции. В следующей главе будут рассмотрены прецессия и нутация, приводящие к движению небесного экватора, и, следовательно, к изменению координат звезд со временем. Поэтому, для фиксации основных кругов системы отсчета необходимо определить эпоху, к которой отнесены координаты звезд, указать начало системы отсчета и определить положение небесного экватора и точки весеннего равноденствия.
Как уже говорилось, экватор и равноденствие называются истинными или средними в зависимости от того, учитывается или нет нутация. В качестве стандартной эпохи сейчас принята эпоха J2000.0.
Назовем средним местом звезды ее координаты, отнесенные к среднему экватору и равноденствию даты наблюдения в барицентрической системе отсчета. Средние координаты звезды изменяются вследствие прецессии и собственного движения; остальные эффекты уже исключены, как следует из определения.
Видимым местом звезды называются координаты звезды в геоцентрической системе отсчета, отнесенные к истинному экватору и равноденствию даты наблюдения. Преобразование от среднего места к видимому включает учет нутации, годичной аберрации и параллактического смещения. Видимые координаты звезды отличаются от наблюдаемых на поправки за рефракцию и суточную аберрацию.
В каталогах приводятся средние места звезд на стандартную эпоху. Это означает, что для перехода от средних мест к средним стандартным местам нужно учесть прецессию и собственное движение. В каталоге HIPPARCOS координаты звезд приводятся на эпоху J1991.25, а экватор системы HIPPARCOS совпадает с экватором J2000.0. Следовательно, для преобразования координат звезд к стандартной эпохе требуется учесть только собственное движение.
Если требуется преобразовать измеренные координаты звезды или планеты к экватору и равноденствию стандартной эпохи, то классический метод обработки оптических астрометрических наблюдений заключается в следующем.
- Из наблюденных зенитных расстояний вычитаются поправки за рефракцию и находятся прямые восхождения и склонения небесных тел для точки на поверхности Земли, лишенной атмосферы.
- Учитывая поправки, связанные с суточной аберрацией, находятся координаты, которые отнесены к невращающейся Земле.
- Учет суточного параллакса приводит к переносу начала отсчета в центр Земли. Геоцентрическое положение небесного тела называется, как уже говорилось, видимым местом.
- Учет годичной аберрации (для близких небесных тел - планетной аберрации) приводит к переносу начала системы отсчета в барицентр солнечной системы. В результате выполненной редукции координаты небесных тел определяются относительно истинного экватора и равноденствия даты в барицентрической системе отсчета.
- Учет нутации позволяет определить координаты, отнесенные к среднему экватору и равноденствию даты.
- Исправляя координаты за прецессию и собственное движение, получим координаты небесных тел, отнесенные к среднему экватору и равноденствию стандартной эпохи. Положение небесных тел в этой системе координат является средним стандартным местом.
Приведем теперь формулы, используемые для вычисления координат
звезды на момент наблюдения (эпоху 
). Пусть прямое восхождение
и склонение звезды на эпоху 
равны
.
Будем предполагать, что эпоха совпадает со стандартной
эпохой J2000.0.
Редукция оптических наблюдений заключается в выполнении следующих этапов.
- На первом шаге необходимо вычислить барицентрическое время
TDB, TCB или
, зная всемирное координированное
время UTC наблюдения. Это делается на основе
формул (5.66-5.71). При невысокой точности наблюдений можно
считать, что барицентрическое время совпадает с TT. Вычисляется
также юлианская дата наблюдения
, где равно
TDB, TCB или
.
- На момент барицентрического времени с помощью эфемерид
DE200, DE403, DE405 или других вычисляются барицентрические
радиус-вектор
(в а.е.) и скорость
(в а.е./сутки) Земли, отнесенные к экватору и
равноденствию эпохи J2000.0, а также гелиоцентрический
радиус-вектор Земли
, где
- барицентрический
радиус-вектор Солнца. Находим единичный гелиоцентрический
радиус-вектор Земли, равный
.
- Единичный барицентрический радиус-вектор
звезды равен:
где
- прямое восхождение и склонение звезды
на эпоху J2000.0 для экватора и равноденствия J2000.0.
Находим вектор скорости движения звезды
(в радианах/год) в пространстве:
или
где
- единичные векторы (6.121-6.122),
компоненты собственного движения
звезды
выражаются в радианах/год,
параллакс 
в радианах, радиальная скорость 
- в
а.е./год. Если скорость задана в каталоге в км/с, то
.
Вычисляем единичный геоцентрический радиус-вектор
в
направлении звезды (6.128):
где
- интервал в
юлианских годах от эпохи J2000.0.
- Находим
геоцентрический единичный радиус-вектор
звезды с
учетом отклонения света в поле тяготения Солнца. Из
уравнения (6.144) получим, заменяя 
на
и
на
:
- Учитываем годичную аберрацию по формуле (6.103) и находим
вектор
:
где
, 
.
- Вычисляем матрицу прецессии
и матрицу нутации 
на
эпоху . Преобразование к видимому месту звезды, задаваемому
радиус-вектором
выполняется с помощью матричного уравнения:
- Находим сферические координаты
звезды в
геоцентрической системе, отнесенные к истинному экватору и
равноденствию эпохи .
<< 6.6. Изменение координат опорного | Оглавление | 7. Прецессия и нутация >>
|
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 >> | |
