Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.gao.spb.ru/personal/lfoa/LAZA/WIN/page_51.html
Дата изменения: Mon May 21 17:36:48 2007
Дата индексирования: Tue Oct 2 02:36:02 2012
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п
page_51
Лаборатория астрометрии и звездной астрономии.Герб лаборатории.
НАБЛЮДЕНИЯ ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ В ПЕРИОД  1990 -2003 гг.


 В Лаборатории астрометрии и звездной астрономии продолжаются традиционные наблюдения тел Солнечной системы: астероидов, спутников планет и комет. Наблюдения направлены на решение фундаментальных проблем небесной механики и астрометрии: создание и улучшение теорий движений тел Солнечной системы с целью изучения строения и эволюции Солнечной системы и установление связи динамической и космической систем небесных координат в астрономии. В рамках этих проблем производятся определения высокоточных относительных и абсолютных координат спутников планет, астероидов и комет и определение положений больших планет по наблюдениям их спутников на базе регулярных ПЗС и фотографических наблюдений с помощью 26-дюймового рефрактора и нормального астрографа. До 1995 г наблюдения производились только фотографическим методом,  после установки в 1995 г на 26-дюймовом рефракторе ПЗС матрицы ST6 начались регулярные наблюдения на этом телескопе с помощью ПЗС. При этом фотографические наблюдения также производятся, так как  они позволяют получать на фотографической пластинке системы спутников Юпитера и Сатурна полностью,  а не 2 -3 спутника, как в случае ПЗС-наблюдений (так как поле ПЗС матрицы очень мало, всего 3' x 2').
Павильон 26'' рефрактора.
Фотографические наблюдения сохраняют свои преимущества также в случае наблюдений комет. Применение ПЗС матрицы позволило существенно повысить внутреннюю точность наблюдений спутников планет (примерно с 0.10"  до0.01" ), однако внешняя точность, оцениваемая  на основании сравнения с эфемеридами тел Солнечной системы, для ПЗС наблюдений и фотографических - одинакова (порядка 0.15" для относительных координат спутников Сатурна). Точность ПЗС и фото наблюдений на 26-дюймовом рефракторе соответствует мировому уровню точности решения аналогичных задач.
Наблюдения.
     Лаборатория астрометрии и звездной астрономии ГАО РАН располагает двумя  телескопами для наблюдений тел Солнечной системы: 26-дюймовым рефрактором (F/D = 650мм/10413 мм), установленным в 50-х годах XX века и Нормальным астрографом (300мм/3400мм), установленным в конце XIX века.
    На 26-дюймовом рефракторе  в программу наблюдений были включены наблюдения спутников планет Марса, Юпитера, Сатурна,  сближений астероидов со звездами, астероидов, сближающихся с Землей (Тоутатис, 1993) и комет (Хуакутаке, 1996;  Хейла-Боппа, 1997). 
В 1995-1996 гг.  на 26-дюймовом рефракторе проводились ПЗС и фото наблюдения взаимных явлений (затмений и покрытий) в системе спутников Сатурна по международной программе PHESAT-95. В 1997 и в 2003 гг. - ПЗС наблюдения взаимных явлений
Ночное небо.
Нормальный астрограф.
в системе галилеевых спутников Юпитера по международным программам PHEMU-97 и  PHEMU-2003.  7 мая 2003 г на 26-дюймовом рефракторе наблюдалось прохождение Меркурия по диску Солнца, были получены 37 фотографических пластинок, пригодных к измерениям. Спутники Сатурна и Юпитера с целью определения их точных относительных координат наблюдались и на ПЗС, и фотографическим способом,  сближения и покрытия звезд астероидами - только на ПЗС, кометы - с помощью фотографии. Всего за период 1990-2003 гг на 26-дюймовом рефракторе получено свыше 340 фотопластинок со спутниками Юпитера, Сатурна и кометами. При фотографических наблюдениях использовались фотопластинки NP-27 и WO-3. При необходимости ослабления блеска планет при наблюдениях использовались нейтральные напыленные светофильтры, помещавшиеся в кассетах перед фотопластинкой. При наблюдениях с ПЗС используется комбинация желтого и зеленого светофильтров - для получения необходимой полосы пропускания, соответствующей полосе пропускания объектива рефрактора (5500A), и для уменьшения ореола вокруг яркой планеты. 
В наблюдениях на 26-дюймовом рефракторе принимали участие следующие сотрудники лаборатории: А.А.Киселев, Т.П.Киселева, О.А.Калиниченко, Н.А.Шахт, О.В.Кияева, О.П.Быков, Л.Г.Романенко, И.С.Измайлов, Е.В.Хруцкая, М.Ю.Ховричев, М.Л.Ховричева, К.Л.Масленников.
На Нормальном астрографе производились фотографические наблюдения избранных малых планет по программе ИТА РАН (15 малых планет), а также малых планет Pulkova  и  Bronina (названная так в честь Н.М.Бронниковой), наблюдения сближений малых планет со звездами фундаментальных каталогов FK4  и FK5. Всего получено 880 пластинок с малыми планетами за период 1990-2003 гг. Кроме того, наблюдались: Плутон (1990-1996, 59 пластинок),  Марс (1990-1995, 61 пластинка), Юпитер (1990-1993, 43 пластинки), АСЗ Тоутатис (1993- 41 пластинка), Уран (2002-2003, 36 пластинок), кометы Хуакутаке и Хейла-Боппа (1996-1997,  60 пластинок). Всего получено 1184 фотопластинки. При наблюдениях Марса, Юпитера и Урана используются нейтральные напыленные светофильтры для ослабления блеска планет. В наблюдениях на Нормальном астрографе принимали участие следующие сотрудники лаборатории: Н.М.Бронникова,  В.В.Бобылев, В.П.Рыльков, А.А.Дементьева, Н.В.Нарижная, А.В.Рафальская
Методика обработки наблюдений и важнейшие результаты астрометрических исследований.
    Для наблюдений и их обработки с целью получения абсолютных и относительных координат планет и их спутников с высокой точностью используются оригинальные методы и алгоритмы программного обеспечения, разработанные коллективом сотрудников ЛАЗА. В особенности  это касается методов измерений и обработки ПЗС-изображений, разработанных И.С.Измайловым, позволяющих с помощью довольно примитивной (любительской) ПЗС-камеры ST6 получать на 26-дюймовом рефракторе результаты (относительные положения спутников планет и астероидов) высокой точности. 
Здесь следует особо отметить автоматизацию процесса наблюдений и управления телескопом, методику определения центра ПЗС-изображений и методику калибровки ПЗС-матрицы, полностью выполненные И.С.Измайловым. 
Методика фотографических наблюдений  спутников планет и астрометрической редукции, включающая методы измерений, метод "след-масштаб", а также методику учета фазы, разработанные А.А.Киселевым, Т.П.Киселевой, О.В.Кияевой,  дают возможность получать координаты планет и их спутников с точностью, не уступающей лучшим мировым определениям координат спутников планет.
В период видимости Сатурна   1995-2003 гг. по фотографическим  наблюдениям на 26-дюймовом рефракторе получено около 670 относительных положений  спутников. Внутренняя точность одной разности координат спутников в паре составила  +0.06". По ПЗС-наблюдениям за этот же период получено свыше 100 положений с внутренней точностью  +0.01". Наблюдения сравнивались с современными эфемеридами Лаборатории Реактивного движения США (JPL), вычисленной на основе теории движения, разработанной  Якобсоном (Jacobson R.A.).
Ср.кв.ош. одного наблюдения на основе этого сравнения оказалась равной 0.1" - 0.2" как для ПЗС, так и для фото наблюдений. Выполнена работа по определению координат Сатурна по наблюдениям его спутников без измерения изображения самой планеты на фотографиях. Эта работа оказалась возможной в связи с появлением в последнее десятилетие высокоточных космических каталогов, поскольку в поле телескопа практически всегда оказывается одна или несколько звезд, необходимых для привязки спутников к  экваториальной системе координат.
Система спутников Сатурна, 
26-дюймовый рефрактор, 
17/18апреля 1980г. Кольцо видно "с ребра".
Спутники: Диона, Титан,  Тэфия, Рея. 
Экспозиция 1 мин.
 Таким образом,  были получены 25 положений Сатурна с ошибкой +0.15", в которых отсутствуют систематические ошибки, связанные с неточностью измерений протяженных изображений планеты. Работа по определению точных координат спутников Сатурна была признана в качестве достижения  в отчетах РАН в 2002 г.
Продолжаются регулярные астрометрические наблюдения галилеевых спутников Юпитера на 26-дюймовом рефракторе, как фотографические , так и с помощью ПЗС-матрицы . Особенности методики наблюдений спутников Юпитера позволяют получать иовицентрические координаты спутников с учетом фазы планеты с высокой точностью (не хуже 0.1"). 
Система галилеевых спутников Юпитера, полученная
на 26'' рефракторе 31/1апреля 1990г. Спутники: 
Ганимед, Каллисто, Европа, Ио. Экспозиция 1 мин		 В 2003 г были  успешно проведены фотометрические и астрометрические наблюдения взаимных явлений в системе галилеевых спутников Юпитера
Наблюдались 20 явлений, из них 11 дали фотометрические кривые хорошего качества. По этим наблюдениям определены взаимные расстояния между спутниками, моменты покрытий и затмений, величины падения яркости, длительность явлений.
ПЗС-наблюдения покрытий и тесных сближений  астероидов со звездами современных высокоточных космических каталогов HIPPARCOS   и  TYCHO-2 являются весьма актуальными в настоящее время благодаря высокой точности таких наблюдений, поскольку позволяют уточнять эфемериды астероидов, несмотря на сравнительно малое количество таких наблюдений (ввиду их редкости). На 26-дюймовом рефракторе в 1998-2001 гг. удалось наблюдать 8 таких явлений. 
Примеры кривых блеска для взаимных явлений в системе
галилеевых спутников Юпитера, построенные на основе
данных фотометрических  ПЗС-наблюдений
При обработке сближения астероида  ? 454 со звездой GSC оказалось возможным получить фотометрическую кривую изменения яркости астероида относительно звезды. По амплитуде этого изменения удалось оценить период вращения астероида,  равный  4 часам.
Из наблюдений комет наиболее интересными оказались наблюдения яркой кометы Хейла-Боппа в 1997 г на 26-дюймовом рефракторе и Нормальном астрографе. Были определены 55 точных положений кометы с ошибкой +0.35". По фотографиям кометы, полученным на 26-дюймовом рефракторе, удалось обнаружить интересную структуру головы кометы: несколько концентрических оболочек вокруг ядра, постепенно ослабевающих по яркости, а также струйные выбросы пылевой или газовой материи из ядра. 
Снимок кометы Хейла-Боппа, 
26'' рефрактор,
6 марта 1997г с эксп. 15 сек.		 На основании измерения фотографий удалось сделать оценки массы и размеров пылевых частиц. Сделан вывод о преобладании в оболочках частиц субмикронных размеров.
Выполнены оценки характерного времени активности ядра кометы, начальной скорости выбрасываемых пылинок и отношение силы лучевого давления, действующего на пылинки, к силе их гравитационного притяжения к Солнцу. Результаты наблюдений позволили дать оценку радиуса ядра кометы около 30 км. (Ю.Н.Гнедин, Т.П.Киселева). Наблюдения кометы Хейла-Боппа были включены в список важнейших результатов фундаментальных и прикладных исследований РАН в 1997 г.   По наблюдениям на Нормальном астрографе в 2002-2003гг определены 36 положений Урана относительно звезд космического каталога TYCHO-2 с точностью +0.3". Величины О-С, полученные на основе сравнения с теорией DE405, характеризуют сравнение динамической и космической систем координат (Н.М.Бронникова, Т.А.Васильева).  По наблюдениям на Нормальном астрографе получены свыше 500 точных положений избранных малых планет и астероидов Pulkova  и Bronina со ср.кв.ош.  +0.2". Разности О-С, вычисленные по сравнению результатов наблюдений с современной теорией движения малых планет, представляют поправки к эфемеридам этих объектов  (Н.М.Бронникова, Т.А.Васильева, Н.В.Нарижная, А.А.Дементьева, В.П.Рыльков).
    Результаты работ по теме наблюдений тел Солнечной системы опубликованы в 100 научных статьях в российских и зарубежных изданиях и многократно докладывались на различных международных и российских конференциях. Работа имела постоянную финансовую поддержку РФФИ, ГНТП "Астрономия",  а также  по договорам  с ИТА и ИПА РАН.  В 2004 г предполагается установка ПЗС-матрицы  на нормальном астрографе, что позволит расширить программу наблюдений.
О ПОЛНОЙ  ПЕРЕРАБОТКЕ  ПУЛКОВСКОГО  РЯДА  ФОТОГРАФИЧЕСКИХ  ПОЗИЦИОННЫХ  НАБЛЮДЕНИЙ  ПЛУТОНА.


     Фотографические позиционные наблюдения Плутона велись на Нормальном Астрографе с 1930 г. до 1995 г., когда планета стала труднодоступна из-за перехода в южное полушарие. Из-за войны нет наблюдений 1942-1948 гг., есть пропуск 1936-37 гг. Практически каждый год за период наблюдений в 1-2 месяца фотографировалось обычно от 3 до 10 пластинок. Большой наблюдательный материал, около 200 фотопластинок, отдельными  пеpиодами измерены, обработаны и опубликованы разными авторами.  По измерениям блеска Плутона 1954-1990 гг.  (137 фотопластинок)  Н.М.Бронниковой,  Е.А.Прудниковой, С.М.Бершаковой  обнаружен  период  изменения  блеска 7.8 лет. Точность определения положений по пластинкам НА  достаточно высокая:  от 0.21 до 0.33" по прямому восхождению (RA)  и  0.16-0.34" по склонению (DE).  В 1993 г.  получен грант  РФФИ  (93-02-3045) на полную переобработку всех положений Плутона в единой системе  FK5 (на равноденствие J2000).  Вcе плаcтинки с Плутоном измерены cотpудниками ГАО:  А.А.Дементьевой, Н.В.Наpижной, В.П.Рыльковым и Е.Н.Титовой. Обработка полученного ряда выполнена  В.П.Рыльковым.  Были  вычислены разности (О-С)  в RA и DE  относительно эфемериды JPL DE200. 
При анализе значений (О-С) в прямом восхождении обнаружено их увеличение, особенно значительное в последние годы - с 1991 по 1993 г.  от +2.16' до  +2.60'.  Это обусловлено неточностью эфемериды DE200, полученной по недостаточному числу использованных наблюдений Плутона, охватывающих только четвертую часть его орбиты.  На графиках показаны разности (О-С) для Пулковского ряда, для ряда Йеркской обсерватории (до 1965 г) и ряда наблюдений Плутона Туринской обсерватории, представленного C.Barbieri и др.  При обработке значения (О-С) приведены на единое расстояние 1992 года (28.76 а.е.) - т.е. убран позиционный тренд, поскольку Плутон за 60 лет приблизился к нам с 40.0 а.е. в 1930 г  и даже пересек орбиту Нептуна, став на некоторое время 8-й планетой Солнечной системы. 

     Для выявления трендов и гармонического анализа пулковских и других рядов разностей (О-С) в RA и DE, рассматриваемых как  временные ряды с пропусками в данных, использовалась специально разработанная вместе с В.В.Витязевым процедура спектрального анализа. Этой процедурой был подтвержден период изменения блеска Плутона 7.88+0.26 лет с амплитудой 0.16+0.04m и углом фазы 1.4+0.2rd. 
Анализ 'полного' (с 1930 г.) и 'неполного' (с 1949 г.) ряда значений (О-С) в склонении показал наличие значимых периодов в 13.55 и 16.87 лет со значимыми амплитудами соответственно 0.19+0.05' и  0.27+0.05'. 
Графики слева представляют спектральный анализ (О-С) DE  для положений Плутона 1930- 1993 гг. 
а). Исходный временной ряд и кривая 2-го порядка выявленного тренда, b). Периодограмма исходного временного ряда с максимальным пиком, характиризующим тренд, c). Ряд разностей (О-С) после снятия тренда и представление его суммой выявленных гармоник,  d). Нормализованная периодограмма ряда без тренда, с главным пиком основной гармоники с периодом в 13.6 лет, e). Остаток ряда после вычитания тренда выявленных гармоник (шумы), f). Периодограмма остаточной шумовой разности (О-С). 
   Аналогичные периоды выявляются практически во всех собранных нами рядах наблюдений Плутона, сделанных по всему миру.  Вполне возможно все эти эффекты из-за влияния  движения близкого к планете и сравнимого с ней по яркости спутника - Харона
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПЗС-НАБЛЮДЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА  ОБСЕРВАТОРИЯХ  МИРА.


На протяжении последнего десятилетия по инициативе О.П.Быкова и в сотрудничестве с Институтом теоретической астрономии в лаборатории регулярно проводился анализ точности позиционных ПЗС-наблюдений малых планет, выполнявшихся профессиональными и любительскими обсерваториями мира, которые передавали результаты своих наблюдений в Международный центр малых планет (Кембридж,США).  Эта работа особенно продвинулась вперед после  перехода в ГАО РАН группы В.Н.Львова, создавшей в свое время известную программную систему "Церера".  После значительной модификации и доработки эта система превратилась в программный комплекс "ЭПОС". 
Помимо эфемеридного обеспечения наблюдений больших и малых тел Солнечной системы "ЭПОС" может использоваться  для проверки качества выполненных наблюдений, а также  для идентификации наблюденных объектов. Имея в своем распоряжении столь мощное средство, можно было легко "удовлетворить любопытство" и посмотреть, как одна и та же нумерованная малая планета, имеющая по определению большую астрометрическую историю и, следовательно, точную орбиту, наблюдалась различными телескопами примерно в одно и то же время на короткой дуге за несколько близких ночей. Таким образом, очевидная идея оценки точности наблюдений состояла в том, чтобы использовать хорошую орбиту нумерованной малой планеты как своеобразный "репер" при анализе традиционных разностей (О-С):  ее вычисленные положения - величины "С" - в этом случае будут намного точнее, чем наблюденные положения - величины "О"; поэтому если сами разности (О-С) не будут равны нулю или константе, то по их разбросу можно судить о точности наблюдений. Причем разброс этих разностей в положениях, полученных в одну ночь, будет указывать на величину внутренней (int) ошибки, на которую не оказывает влияния звездный каталог (обычно при астрометрической редукции наблюдений астероида, выполненных в одну ночь, система опорных звезд каталога остается постоянной), а при анализе положений астероида, полученных в несколько близких ночей, можно выявить влияние ошибок положений опорных звезд каталога. В этом случае можно говорить о внешней (ext) ошибке наблюдений. Естественно, здесь будут сказываться также различие условий наблюдений в близкие даты, но имея достаточно большую статистику и осредняя полученные результаты по большому числу наблюденных нумерованных малых планет, можно получить оценку точности одного фотографического или ПЗС-наблюдения по a и d  для обсерватории с данным телескопом, ПЗС-матрицей и звездным каталогом. 

Пример оценки точности ПЗС-наблюдений для полностью автоматизированного американского телескопа.
 

МПЦ код,  годы Обсерватория,  телескоп,  каталог Число малых планет Число положений eRA 1 набл. eDECL 1 набл. Тип оценки
704, 1999 USA, Lincoln. Lab., 9958 186649 0.68" 0.64" int
D=1.0 m,  FL=2.2 m, FOV=85x85", 6906 140894 0.70 0.68 ext
USNO; automatic telescope. 14203 432368 0.51 0.51 int
2000 11794 354850 0.54 0.55 ext
27170