Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по форуму  внутри темы 		 

args[0]=message
args[1]=DB::DB::Message=HASH(0x581d220)
Re[6]: Методика обработки данных астрономических наблюдений 2
4.03.2009 17:32 | С. Ю. Юдин

Наконец-то более-менее разобрался с поправками, которые надо учитывать при обработке данных наблюдений, довел до работоспособного состояния свою программу Solsys6 (вернее ее маленький кусочек, ответственный за обработку данных наблюдений, который даже выделил в отдельную программу и назвал Solsys6Mini), и даже начал обработку данных, но вопросов не становиться меньше. По этому, я сейчас сделаю маленький отчет о проделанной работе и по ходу задам вопросы, которые у меня остались и которые появились дополнительно. Что касается наблюдательных данных различных обсерваторий, выложенных на сайте Парижского бюро долгот http://www.bdl.fr/host/podb/podb2/ int_merc_tr.html в подразделе Original Date, то, как я выяснил методом проб и ошибок, там уже учтена рефракция, параллакс и время наблюдения приведено к всемирному времени (вернее к эфемеридному времени). Т.е., получается, что там учтены те поправки, которые вытекают из места расположения обсерватории и погодных условий, которые были в момент наблюдения. Таким образом, получается, что надо учитывать те же поправки, что учитывал и Сергей Хартиков, при обработке этих данных в своей программе COORD405, которую он выложил в моей теме //Смещение перигелия Меркурия и других планет// http://www.astronomy.ru/fo rum/index.php/topic,31389.0.html .


Но, напоминаю, что здесь не все так однозначно, т.к. данные меридианных наблюдений (время прохождения через меридиан и зенитное расстояние в горизонтальной топоцентрической системе) можно с таким же успехом трансформировать и в топоцентрические экваториальные координаты и на сайте Пулковской обсерватории данные меридианных наблюдений приводятся как в геоцентрической так и в топоцентрической системах координат и на сайте JPL указывается, что данные могут быть выложены в топоцентрической системе координат. А в программе Сергея Хартикова COORD405 не все в порядке со статистикой и, когда я немного переделал этот блок, она перестала выдавать идеальную статистику с единичными бракованными данными и разброс стал куда более широкий, даже при значительном увеличение интервала для границы хороших данных. А, если учесть, что в этих файлах не по всем наблюдениям приведены и прямое восхождение и склонение, то, с учетом и этих данных, как бракованных, в некоторых файлах процент брака доходит до 50%. По этому, т.к. даже в современных данных наблюдений не все идеально, я бы попросил астрономов найти мне все таки какой-то документ, в котором бы четко было написано, какие поправки учтены в данных с сайта Парижского бюро долгот.


Естественно, еще больше вопросов возникает при обработке данных Птолемея или Аль Баттани и других астрономов, которые составляли свои таблицы при отсутствие каких-то официальных стандартов. Вот, например, возьмем Птолемея. Он в то время отлично знал, что для мест наблюдения с разной долготой надо брать разное время для вычисления положений планет. Он даже ввел свой нулевой меридиан, который проходил где-то на Канарских островах (у Гепарха нулевой меридиан был на острове Родос) и, например, долгота Рима у него была равна 36,7 градуса, а Александрии 60,5. Он также отлично знал, что Земля не только имеет форму шара, но и приблизительные ее размеры (Аль Беруни (973-1050) знал эти размеры точнее и у него радиус Земли был 6403 км.) и по этому мог учесть в своих таблицах и параллакс. Ведь смог же он определить, что северный полярный круг, где наблюдаются полярный день и полярная ночь, находится за 70 параллелью. Более того, он уже в то время писал о рефракции (после публикации Альмагеста) и, наверное, мог бы как-то попытаться учесть и рефракцию в своих таблицах. Известно так же, что с рефракцией работал позже и Аль Хайам, но вроде бы первым, кто стал ее учитывать при астрономических наблюдениях был Вольтер (1430-1504), а потом уже появились известные таблицы рефракции Кеплера. Однако, когда обрабатываешь данные того или иного астронома древности никогда нельзя быть уверенным в том, какие поправки он учитывал при составление своих таблиц. По этому у меня будет просьба ко всем форумчанам если Вам что-то известно как об авторах таблиц, которые я перечислю ниже, так и поправках, которые они учитывали, сообщите мне, пожалуйста.


Я работал со следующими таблицами (даю название, год издания, имя автора с указанием его времени жизни и место публикации или место, для которого эти таблицы составлены (не могу отличить), и, если стоит вопрос, то я не уверен в точности этой информации).
Almagest 146-147 год, Клавдий Птолемей (90-165?), Александрия
Handy 200-700?, ничего не знаю об авторе, но это более поздняя версия таблиц Птолемея
AlKhwarizmi 822? год, Мухаммад Ибн Мусса Аль Хорезми (780-850?), Багдад или Хорезм (сейчас это Ургенч в Узбекистане)
AlBattany 900? год, Мухаммад Аль Баттани (858-929) , Ракка или Баттани (Сирия)?
Toledan 1080 год, Ибрагим Аз Заркали (1029-1087), Толедо (Испания Кордовский халифат) европейская копия таблиц Аль Баттани
Alfonso 1252 год, коллектив авторов под руководством короля Кастилии Альфонса Х, Толедо (Испания).
Prutenic 1551 год, Э. Рейнгольд (-), Берлин? отпечатано в Тубингене (это первые гелиоцентрические таблицы после публикации в 1543 году Коперником своей теории, но выполненные также, как и таблицы Птолемея, с дифферентами и эпициклами).
Rudolphino 1627 год, Кеплер (1571-1630), обсерватория Т. Браге Ураниенборг (остров Вэн, около Копенгагена, Дания)
Streete 1665 год, Стрит (-), Лондон
Wing 1669 год, Винг (-), Лондон


Конечно же, вполне логично, было бы начать обработку с более свежих данных наблюдений, где вопросов меньше хотя бы по обозначениям тех или иных параметров, но я, к сожалению, нигде не нашел данных наблюдений за Солнцем, чтобы по ним построить теорию Земли, а потом уже обрабатывать данные наблюдений за другими планетами, которые производились с Земли. По этому, я только проверил, что программа нормально работает с данными наблюдений с сайта Парижского бюро долгот, и начал обрабатывать данные по Солнцу вышеперечисленных таблиц. При этом, я конечно же задавал в программе Solsys6Mini параметры орбиты Земли и определял какая получается ошибка при этих параметрах в тыс. км. между расчетным положением Солнца и полученным для этого же момента времени из таблиц. Конкретно, с использованием методов многофакторного планирования, я оптимизировал такие параметры орбиты Земли как величина большой полуоси эллипса Rsr, его эксцентриситет Eks, угол наклона орбиты Betta, аргумент перигелия AlfaP и угол восходящего узла AlfaU. А вот, что касается средней долготы AlfaL, то ее и среднюю угловую скорость обращения планеты я подбирал до выполнения плана многофакторного эксперимента.


При этом я все таблицы разбил на 4-е группы (по примерному времени их создания) и определял для них начальное значение AlfaL для 1-го января 1-го года, 800-го года, 1200-го года и 1600-го года (по старому стилю, т.е. по Юлианскому календарю) и угловую скорость, для вычисления AlfaL для любого момента времени, по минимальному отклонению по долготе координат, при задаваемых мною параметрах орбиты, от значений полученных из таблиц. При этом, начальные (ориентировочные) значения параметров орбит я определял по аналитической теории JPL для интервала с 1800 по 2050 годы, а потом уточнял. А, т.к. оптимизируемые мною параметры орбит, также как и у JPL, задавались для стандартной эпохи J2000, а данные в таблицах получаются для эпохи и равноденствия даты, то я или расчетные данные приводил к эпохе даты или данные из таблиц приводил к эпохе J2000, а потом, сравнивая расчетные и наблюдаемые координаты, с использованием многофакторного планирования определял оптимальные параметры орбиты Земли как для стандартной эпохи J2000, так и для эпохи и равноденствия даты JD.


Как показала работа с таблицами, все они, кроме Прусских таблиц Рейнгольда, сделанных в спешке после выхода теории Коперника, вполне работоспособны. И хотя в таблицах Хэнди иногда возникают проблемы с таблицей хорд (наверное когда тангенс близок к 90 градусам), но эти проблемы устранимы путем задания границы для не бракованных данных, например, учитывать при обработке только данные с отклонением до 300 тыс. км. А вот в Прусских таблицах проблемы гораздо более серьезные. Мало того, что угловая скорость не постоянна и ее колебания то увеличиваются, то уменьшаются, так еще периодически через 7 лет долгота изменяет свое значение мгновенно на значительную величину, что никак не позволяет получить стабильные данные, хоть на каком ни будь интервале времени. А вблизи 22 июня эти таблицы вообще выдают ошибку и мне пришлось программно исключить эти дни и для симметрии часть дней в декабре, но, для полноты картины на рисунках я привел и приблизительные значения AlfaL и AlfaP, полученные по этим таблицам (эксцентриситет там получается стабильным). Хотя есть, конечно, вероятность, что сам Рейнгольд не виноват, а виноват Robert Harry van Gent, со страницы которого http://www.phys.uu.nl/~vgen t/astro/ancientephemerides.htm я и скачал эти таблицы, оформленные им как таблицы Excel. А, т.к. я сам находил недоработки в его Excel таблицах, такой вариант вполне допустим. Но, учитывая то, что мне хватает проблем и без Прусских таблиц, разбираться, где там ошибка, я не буду и по этому в дальнейшем я просто не буду использовать эти таблицы (тем более, что для 1600 года много и других таблиц).


А что у меня получилось, смотрите ниже, где на рис.1 представлены полученные мною по таблицам, оптимальные значения AlfaL и AlfaP, и примерный график их изменения (черные линии). Для сравнения я привожу и график изменения этих параметров, использующийся в аналитической теории JPL для интервала времени от 3000 года до н.э. до 3000 года н.э., а также изменение прецессии по современным данным. Аналогично, на рис.2 представлены полученные из таблиц значения эксцентриситета орбиты Земли (значения получаются одинаковые как для эпохи J2000, так и для эпохи и равноденствия даты JD) и данные, использующиеся в аналитической теории JPL.

http://ser.t- k.ru/Ris/Tab31.gif
http://ser.t- k.ru/Ris/Tab32.gif

Если дополнить мои данные значениями средней долготы, аргумента перигелия и эксцентриситета современными значениями (по аналитической теории JPL) для 1.1.2000 года по старому стилю (JD=2451 558), то можно построить примерные графики их изменения с 1-го по 2000-ый годы. И в стандартной эпохе J2000 они будут изменяться AlfaL от 125 до 113,63 градусов, AlfaP от 93,9 до 102,93 градусов, а Eks от 0,021 до 0,016732. Таким образом, вековое смещение перигелия Земли получается dAlfaP=(102,93-93,9)*3600/20=1625,4 угловых секунды. По данным JPL получается dAlfaP=(102,93-96,57)*3600/20=1144,8, что примерно соответствует ранее приведенным мною в таблице 11 данным для периода с 1600 по 2000 годы и полученным мною по эфемеридам DE405 (1156,74). Да, абсолютные значения перигелия и средней долготы, используемые в аналитической теории JPL (примерно то же самое, что и в теории Ньюкома), получаются немного больше, чем полученные мною, а вековые смещения, соответственно, меньше и больше, но это пока не критично и возможно во всем виновата прецессия, используемая в современных формулах, которыми я пользовался для перевода координат из одной эпохи в другую. Ведь по моим данным получается, что прецессия за 2000 лет составила 26,8 градуса (AlfaL_J2000_0 AlfaL_JD_0 = 125-98,2=26,8), а в формулах преобразования координат, которыми я пользовался, заложена прецессия 28,06 градуса. И к тому же я никак не могу понять, почему по разности аргумента перигелия в двух эпохах у меня получается другой результат 93,9-66,1=27,8 градуса.


Оптимальные значения угла наклона орбиты, как и положено, получаются равными нулю, а оптимальные значения по большой полуоси и по углу восхождения, с использованием многофакторного планирования, получить не удается, т.к. критерий получается примерно одинаковым, как при увеличение параметра, так и при уменьшение (это особенность обработки данных по Солнцу, когда оно наблюдается из фокуса и движется в эклиптике). Но вот, что касается эксцентриситета, то здесь у меня данные получаются очень стабильные и по этому, наверное, не все ладно с данными, которые сейчас именуются как наблюдательные. А если бы не было данных Аль Баттани, то я мог бы уже сейчас спокойно сказать, что в теории JPL и в теории Ньюкома используются явно не наблюдаемые значения этого параметра. Но, таблицы Аль Баттани есть и дают тоже очень стабильные результаты, по этому, мне срочно нужны наблюдательные данные по Солнцу за последние несколько столетий, которые я никак не могу найти, чтобы прояснить эту ситуацию. А также мне сейчас нужны все данные по координатам первой звезды в созвездии Овна (Aries) и как можно за больший промежуток времени.


Естественно, самыми старыми будут данные Птолемея из его каталога звезд, где он указывает для 20 июля 137 года долготу Aries = 8,83 градуса, а исходя из своего (сильно заниженного) значения прецессии он определил и день, когда астрономы Вавилона додумались отсчитывать долготу от первой звезды в созвездии Овна, а широту от плоскости эклиптики это 26 февраля 746 года до н.э. Но вопрос этот решается не однозначно, т.к., используя практически одни и те же данные, разные европейские астрономы определяют разное значение прецессии для стандартной эпохи рождества Христова (масульманские астрономы используют в качестве стандартной эпохи 14.7.622 года, т.е. дату рождения пророка). Например, Стрит указывает на 1.1.1. года долготу Aries 6,27 градуса, Кеплер 4,95, а в Альфонсовых таблицах принято 7,85. К тому же в Прусских таблицах прецессия вообще задается не линейно, а с колебаниями по синусоиде (амплитуда 1,19 градуса, период 3400 лет). По этому я прошу помощи и в этом вопросе у астрономов, т.к. сам я не могу и на сегодняшний то день определить долготу первой звезды в созвездии Овна (я не могу даже найти на небе это созвездие, хотя могу найти большую и малую медведицы). Таким образом, цель этого моего сообщения не преждевременно заявлять, что наблюдательные данные в теории JPL и в теории Ньюкома фальсифицированы, т.е. подогнаны под физические теории, с использованием которых наблюдательные данные и аппроксимировались, а прояснить вопросы, которые у меня возникли после предварительной обработки данных наблюдений за Солнцем с 1-го по 1600 годы, которые оформлены авторами этих наблюдений в виде таблиц.


С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.




Форумы >> Астрономия и Интернет
Список  /  Дерево
Заголовки  /  Аннотации  /  Текст
Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования