"Сферическая астрономия"
В. Е. Жаров/ГАИШ, Москва, 8 декабря 2006

В конце ноября вышла в свет книга В.Е. Жарова "Сферическая астрономия" (издательство "Век-2", 480 с.). Книга написана на основе курса лекций по сферической астрономии, который читается автором студентам 1 курса астрономического отделения физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

• >> "Сферическая астрономия"   (В. Е. Жаров/ГАИШ, Москва, 8.12.2006 23:54, 9.0 КБайт, ответов: 1)

  В конце ноября вышла в свет книга В.Е. Жарова "Сферическая астрономия" (издательство "Век-2", 480 с.). Книга рекомендована УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "010702" – Астрономия.

  Книга написана на основе курса лекций по сферической астрономии, который читается автором студентам 1 курса астрономического отделения физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

  В отличие от традиционного подхода, в котором использовался аппарат сферической тригонометрии, все новые алгоритмы редукции астрометрических наблюдений построены на основе векторного и тензорного исчисления с применением матричной алгебры, чтобы в максимальной степени оптимизировать время вычислений и сэкономить машинную память.

  В учебнике последовательно изложены основы фундаментальной астрономии, целью которой является определение инерциальной системы координат в пространстве – основы для изучения Вселенной. Для этого формулируется рекомендуемый Международным Астрономическим Союзом (МАС) математический аппарат интерпретации и анализа астрометрических наблюдений. Поэтому учебник, по мнению автора, может быть использован как справочник рекомендованных МАС и Международной службой вращения Земли и систем отсчета (МСВЗ) формул редукции оптических и радионаблюдений.

  Первая часть книги посвящена определению систем координат на небесной сфере и преобразованию координат вектора из одной системы в другую с использованием как формул сферической тригонометрии, так и матриц вращения. Во второй части рассматриваются различные шкалы времени, используемые в современной астрономии. Третья часть учебника посвящена определению топоцентрической, геоцентрической, гелиоцентрической и барицентрической систем координат. Особое внимание уделяется определению земной системы координат на основе современных наблюдений на радиоинтерферометрах со сверхдлинными базами и с помощью космических навигационных систем. В четвертой части рассматриваются явления рефракции, аберрации, причины параллактического смещения небесных объектов. В связи с широким использованием в настоящее время наблюдений в радиодиапазоне подробно рассматривается вопрос о радиорефракции. В отличие от прежних курсов по сферической астрономии, в данной части приводятся формулы точного учета аберрации и параллактического смещения. Основы теории прецессии и нутации даются в пятой части учебника. Здесь также рассматривается преобразование координат из-за этих явлений от одного равноденствия к другому. В связи с широким использованием РСДБ в астрометрии в шестой части учебника кратко излагаются основы радионаблюдений и принципы обработки наблюдений. В приложениях приводятся определения основных астрометрических и математических терминов.

  

  Оглавление

  Предисловие Введение 0.1. Основные задачи, решаемые сферической астрономией 0.2. Краткий исторический обзор Глава 1. Основы сферической геометрии 1.1. Основные понятия 1.2. Скаляры, векторы, тензоры и системы координат 1.3. Сферическая система координат 1.4. Основные формулы сферической геометрии Глава 2. Астрономические системы координат 2.1. Горизонтальная система координат 2.2. Экваториальная система координат 2.3. Эклиптическая система координат 2.4. Галактическая система координат 2.5. Преобразование координат из одной системы в другую 2.6. Суточное вращение небесной сферы 2.7. Восход и заход небесных тел 2.8. Определение систем координат в современной астрометрии 2.9. Эпоха каталога, эпоха равноденствия, динамическое равноденствие 2.10. Основы небесной механики 2.10.1. Законы Кеплера 2.10.2. Параметры и аномалии кеплеровской орбиты 2.11. Барицентрическая система координат Глава 3. Системы координат на Земле 3.1. Основные параметры Земли 3.2. Уравнение геоида 3.3. Геоцентрическая и геодезическая системы координат 3.4. Земная система координат 3.5. Приливы и определение земной системы координат Глава 4. Шкалы времени 4.1. Солнечное время 4.1.1. Системы всемирного времени и неравномерность вращения Земли 4.1.2. Всемирное координированное время UTC 4.1.3. Местное, поясное и декретное время 4.2. Звездное время 4.3. Эфемеридное время 4.4. Атомное время 4.5. Динамические шкалы времени 4.5.1. Координатное и собственное время 4.5.2. Связь между динамическими шкалами времени 4.5.3. Барицентрическая и геоцентрическая небесные системы отсчета 4.6. Пульсарная шкала времени 4.7. Системы счета дней 4.7.1. Юлианские даты и юлианская эпоха 4.7.2. Тропический и звездный год 4.8. Летосчисление 4.9. Связь всемирного и звездного времени Глава 5. Эффекты, искажающие положение звезд на небесной сфере 5.1. Рефракция 5.1.1. Учет рефракции в оптическом диапазоне 5.1.2. Формула Лапласа для вычисления рефракции 5.1.3. Восход и заход светил с учетом рефракции 5.1.4. Влияние рефракции на прямое восхождение и склонение звезды 5.1.5. Рефракция при наблюдениях в радиодиапазоне 5.1.6. Рефракция и задержка радиосигнала в тропосфере 5.1.7. Задержка оптического сигнала в тропосфере 5.2. Аберрация 5.2.1. Изменение координат звезды из-за рефракции или аберрации 5.2.2. Суточная аберрация 5.2.3. Формулы учета годичной аберрации низкой точности 5.2.4. Точные формулы учета годичной аберрации 5.2.5. Планетная аберрация 5.3. Параллакс 5.3.1. Оценка расстояния до звезд Ньютоном 5.3.2. Изменение координат звезды из-за параллактического смещения 5.3.3. Суточный параллакс 5.3.4. Суточный параллакс Солнца 5.3.5. Влияние суточного параллакса на экваториальные координаты 5.4. Собственное движение звезд 5.5. Измерение параллаксов и собственных движений звезд 5.6. Отклонение луча света в гравитационном поле 5.7. Изменение координат опорного источника в поле Солнца Глава 6. Прецессия и нутация 6.1. Причины прецессии и нутации 6.2. Определение матрицы прецессии 6.3. Прецессионные параметры в теории IAU2000 6.4. Математическое описание прецессии 6.5. Точные формулы учета нутации 6.6. Преобразование из земной к небесной системе координат 6.6.1. Определение небесного эфемеридного полюса 6.6.2. Гринвичское истинное звездное время 6.6.3. Классическое преобразование из ЗСК в НСК 6.6.4. Концепция "невращающегося начала отсчета" 6.7. Процедура редукции оптических наблюдений Глава 7. Редукция наблюдений на РСДБ 7.1. Основные этапы редукции наблюдений на РСДБ 7.2. Вычисление гравитационной задержки 7.3. Вычисление геометрической задержки 7.4. Вычисление частных производных по нутации Глава 8. Астрономические постоянные Приложение A. Юлианские и календарные даты Приложение B. Резолюции XXVI Генеральной Ассамблеи МАС Приложение C. Основные математические определения C.1. Матричная алгебра C.2. Линейная алгебра C.3. Декартовы прямоугольные и сферические координаты вектора C.4. Элементы дифференциального и интегрального исчисления C.5. Криволинейные координаты C.6. Сферические функции Приложение D. Основные термины Литература Предметный указатель

  Ориентировочная цена книги – 400 руб.

  Книгу можно заказать у автора (Владимир Евгеньевич Жаров, тел. +7 (495) 9393764)
  или непосредственно у Издателя
  ООО "Век-2", тел. +7 (495) 785-5639, доб. 15-14
  e-mail: vek-2@mail.ru, http://www.vek2.nm.ru.

  Издательство высылает книги наложенным платежом (только по РФ). Заявки подавать по адресу:
  141195, Фрязино-5, Московская обл., а/я 107, ООО "Век-2"
  или по электронной почте vek-2@mail.ru.

• Re: "Сферическая астрономия"   (А. И. Неживых, 22.05.2008 19:13, 10.6 КБайт)

  Здравствуйте уважаемый Владимир Евгеньевич, к Вам обращается астроном-любитель Анатолий Иванович Неживых, купивший Вашу книгу Сферическая астрономия. Изучая Вашу книгу, у меня возник ряд вопросов и замечаний.

  1. Что такое тензор инерции Земли? Пожалуйста, дайте точное определение. Сноска на странице 48 и определение тензора в энциклопедическом словаре ничего не прояснили.

  2. На стр. 170, подставляя первую формулу с Ω(t) во вторую под знаком интеграла Вы почему-то произвольно меняете аргумент с t на . Существенной роли на результат это не влияет. Однако математически это не строго, это нарушение.

  3. Утверждение Вековое замедление скорости вращения Земли связано с существованием приливного трения в теле Земли и океанах голословно, бездоказательно. Вы что, не знаете о существовании метеорных осадков и солнечного ветра? Если учитывать выпадение вещества из космоса, то при этом нужно знать момент инерции Земли.

  4. Что такое зональные приливы? На сайте МСВЗ не удалось найти ответ, так как не знаю английского языка. Программа-переводчик не помогла. О каких приливах идёт речь, и каких зонах они возникают?

  5. Цитата со страницы 173: из-за вязкости тела Земли приливной выступ зацепляется за Землю, и так как угловая скорость вращения Земли больше среднего движения Луны, выносится вперёд Луны. Поэтому, момент сил приводит, с одной стороны, к замедлению скорости вращения Земли, а с другой стороны, к уменьшению среднего движения Луны и её удалению от Земли на ~ 3 см в год. Что такое здесь среднее движение? Очевидно, это угловая скорость, так как Вы сравниваете среднее движение Луны с угловой скоростью вращения Земли. Сравниваются понятия с одинаковыми размерностями. И откуда Вы взяли, что из-за уменьшения скорости вращения Луна удаляется от Земли? Такое возможно, если система Земля Луна энергетически замкнута. То есть энергия этой системы никуда не уходит и ниоткуда не приходит. У Вас же система разомкнута: энергия расходуется на трение и потом уходит из системы. Известно, что любое ускорение вызывает появление силы инерции, которая направлена в сторону, противоположную вызвавшему её ускорению. Уменьшение скорости вращения приводит к уменьшению центростремительного ускорения и, соответственно, к уменьшению центробежной силы инерции, которая на мгновение оказывается меньше противодействующей ей силы притяжения. Это приводит к уменьшению радиуса и увеличению скорости вращения. Известно, что высота орбиты международной космической станции со временем из-за столкновения с частичками атмосферы (хоть и сильно разряжённой) уменьшается. Поэтому с помощью двигателей грузовых кораблей космическую станцию время от времени поднимают на более высокую орбиту.

  6. Причины изменения угловой скорости, с которой Земля вращается вокруг своей оси. Количество вращательного движения, которым она обладает постоянно W = 0,5JΩ² = const, где J момент инерции Земли. Момент инерции Земли состоит из моментов инерции твёрдой и жидкой частей. Момент инерции твёрдой части практически не меняется (если не считать выпадения вещества метеорных осадков). Пока будем считать его постоянным. Момент инерции жидкой части J_ж = mr², где m  масса жидкой части Земли, это, прежде всего вода океанов и морей. Количество воды на Земле практически постоянно (если не считать некоторого незначительного его увеличения за счёт образования воды из компонентов солнечного ветра). Положение этой части r, радиус инерции, относительно центра Земли под воздействием притяжения Луны, Солнца и других планет солнечной системы может меняться, образуя приливные выступы. Так как Луна и планеты вращаются по эллиптическим орбитам, то высота приливных выступов бывает разная. Когда, например, Земля находится в апогелии, то гравитационное воздействие СолнцаF_ga = mGM/r_oa²будет меньшим, чем в перигелии F_gp = mGM/r_gp². Следовательно, когда Земля находится в апогелии, её притяжение к Солнцу минимально, радиус инерции и момент инерции минимальны, угловая скорость максимальна. Кроме того на изменение угловой скорости может влиять масса M в формуле воздействия. В 1983 году тяжёлые планеты оказались на одной линии Земля-Солнце по другую сторону от Солнца, усиливая тем самым притяжение в сторону Солнца. Явление Эль-Ниньо явилось не причиной, а одним из следствий гравитационного влияния других планет.

  7. О причинах декадных изменений продолжительности времени в сутках. Слово декадных я взял в кавычки потому, что, как мне кажется, основная гармоника здесь не десятилетняя, а 11-летняя, искажённая гравитационным влиянием других планет Солнечной системы особенно в те моменты, когда они находятся на линии (или близко к ней) Земля-Солнце. А 11 лет это период солнечной активности. В этот период происходят изменения волнового давления света и давления солнечного ветра. Эти изменения давлений, складываясь с гравитационным воздействием Солнца, вызывают изменения приливных выступов, которые, в свою очередь, вызывают изменения угловой скоростиΩ.

  8. О причинах движения полюса. Причины движения полюса можно наглядно установить в физических опытах с использованием центрофуги для отжима белья. Ценртофуга устанавливается на надувной резиновый круг (такой круг продаётся в аптеках). Внутри корпуса центрофуги в нижнем отсеке располагается электродвигатель, в верхнем отсеке барабан, в который сверху загружается бельё. Если бельё уложить в барабан как попало, где-то больше, а диаметрально противоположной стенки барабана меньше, то после включения питания электродвигателя барабан будет вращаться, и одновремённо ось центрофуги будет описывать некоторый конус. Наблюдается нутация оси центрофуги. Если же барабан пустой или бельё уложено так, что диаметрально противоположные части белья равны, то нутации не наблюдается. У Земли диаметрально противоположные участки относительно оси вращения не равны. Кроме того вода в океанах под действием центробежной силы и океанские течения типа Эль-Ниньо могут создавать дополнительную ассиметрию. На усиление нутации влияет Луна.

  9. О Вашей книге. Я только начал её изучать, но она мне понравилась. Понравилась тем, что в ней больше аргументации, расчётов и доказательств чем в некоторых других книгах по астрономии. Конечно, точность астрономических расчётов это требование совремённой науки и техники.

  Уважаемый Владимир Евгеньевич, недавно я создал свой сайт Вселенная. Циклическая модель http://WselennayaCM.narod.ru. Приглашаю посетить его.

  С уважением Анатолий Иванович Неживых