Работы и лекции по Астрометрии
Работы и лекции по Астрометрии по Астрометрии за 5 семестр.
Вам предлагается скачать электронную версию курса Астрометрия, включающий в себя выполненные практические задания и теоретическую часть.
Прецессионно-нутационная теория
Как известно, в космосе существуют не только Земля, Солнце, Луна, но и много разных планетов и звезд. Они взаимодействуют друг другу, как тела. Светила имеют сложную форму и непостоянную плотность, поэтому в результате взаимодействий приводится сложное движение светил, являющее на стабильности систем координат. Определение положения объекта возможно лишь относительно опорных систем отсчета. Астрономическое наблюдение требует построение систем отсчета на Земле и на небесной сфере, а также изучение стабильности этих систем во времени и пространстве. 123 г. до н.э. в результате сравнения координат звезд, полученных из наблюдений, с данными Аристилла и Тимохариса ( III в. до н.э.), греческий астроном Гиппарх узнал разницу и открыл явление прецессии. Прецессия ( поздне лат. praecessio – движение впереди, от лат. praecedo – иду впереди, предшествую ) в астрономии означает предварение равноденствий. Гиппарх не смог дать правильную интерпретацию обнаруженной закономерности. Коперник предполагал, что причина предварения равноденствий является перемещением в пространстве оси вращения Земли. Научное объяснение сущности прецессионного движения оси вращения Земли впервые дал Ньютон. При длительных наблюдений звезды γ Draconis (1726-1947 г.г.) английский астроном Джеймс Брадлей открыл явление нутации, обнаружил главный член нутационного спектра, и дал правильное объяснение. В настоящее время в связи с развитием науки и техники разрешают и требуют определение явления нутаций и прецессии на стабильности систем координат с высокой точностью. В этой хочу рассказывать о прецессионно-нутационной теории.
Осенью вступает в строй Международная служба широты (с 1961г называется Международная служба движения полюсов (МСДП)). Организована по предложению итальянского астронома Энрике Фергола, высказавшего в 1883г на конгрессе Международной геодезической ассоциации в Риме. Международная геодезическая конференция в Берлине (1895г) приходит к выводу о необходимости создания такой службы и в 1898г эта служба создается по решению 12-й Международной геодезической конференции в Штудтгарте. Возникновение службы связано было с интересом к движению полюсов Земли. (Ось вращения не занимает постоянного положения в теле Земли, а покачивается на своей оси, вследствие чего земные полюса на поверхности описывают сложную кривую, не удаляясь от некоторого среднего положения более чем на 0,3-0,4").
По решению конференции было построено 6 станций по широте 39°08': Мицузава (Япония) – λ=-141°08', Чарджуя (Россия) - λ=-66°53', Карлофорте (Италия) - λ=-8°19', Гейтерсбург (США) - λ=77°12', Юкайа (США) - λ=123°13', позже Цинциннати (США).
Российская станция работала до 1919г и прекратила свою деятельность. В 1928г была построена станция в Китабе (Узбекистан) - λ=-66°53' по той же широте и приступила к работе в 1930г. Работает успешно и сейчас.
В настоящее время более 30 станций на пяти материках проводят широтные наблюдения для исследования движения полюсов (точность 0,01-0,02" с интервалом времени в две недели).
Кроме того координаты полюсов вычисляет Международное бюро времени (МБВ), используя кроме определения широт и определение изменения долготы. Точность координат 0,015" по средним результатам наблюдений за 5 дней, используя данные наблюдений более 50 обсерваторий.
С 1969г координаты полюсов в США начали определять из наблюдений ИСЗ серии «Транзит».
Теоретически Л.Эйлер в 1765г вычислил, что должно быть колебание полюсов с периодом 365 дней (год). В 1890г С.Чандлер (США) по результатам измерения широт за 200 лет в разных обсерваториях устанавливает период колебаний около 14 месяцев.
1.Основные понятия
В неподвижной системе координат, движение тела относительно центра масс представляет собой мгновенный поворот вокруг некоторой оси, проходящей через этот центр. Уравнение вращательного движения тела имеет вид:
где H - вектор главного момента количества движения. L - главный момент внешних сил относительно центра масс, являющий скоростью изменения вектора главного момента количества движения H. Если момент внешних сил L равен нулю, H = сonst, т. е. тело вращается равномерно.
На рис.1 изображены действие внешних сил на Земли.
Согласовано с законом всемирного тяготения, притяжение тел обратное пропорциональное квадрату расстояния между ними. Притяжения Солнца F1 , F2 на части экваториальных избытков разные, и также не равны. Из рисунка видно, что так как , то |FA| > |F0| > |FB| , и из векторных равенств F1 = FA – F0 , F2 = FB – F0 получим |F1| > |F2|. Пара сил F1 и F2 , следовательно, стремится повернуть плоскость экватора AB по часовой стрелке. Вращения Земли такого поворота не происходит, так как плоскости экватора и эклиптики не совпадают. Но ориентация оси вращения изменяется: она описывает в пространстве конус, и угол между осью вращения Земли и осью ОС равен ε ≈ 23o27′.В её результате полюс мира движется медленно по малому кругу вокруг полюса эклиптики с периодом 25700( На самом деле, полюс Р мира не движется по малому кругу из-за влияния нутации. Поэтому это положение полюса, обусловленное действием прецессии, называют средним).Это явление называется лунно-солнечной прецессией, и он влияет на прямое восхождение α, склонение δ и эклиптическую долготу λ. Плоскость эклиптики также меняет свое положение в пространстве в результате векового движения. Его причиной является гравитационное действие планет на Земли. Притяжение планет приводит к изменению положения центра тяжести системы Земля-Луна. Положение плоскости земной орбиты изменяется. Плоскость эклиптики вращается с угловой скоростью π вокруг оси с долготой λ ≈ 174o,85 и лежащей в самой плоскости эклиптики. Это движение называется планетной прецессией. Планетная прецессия влияет на прямое восхождение и эклиптические координаты. На самом деле, полюс Р мира не движется по малому кругу, а по сложным петлям (рис. 2). Его сложным движением является совокупность многих колебаний с разными периодами, основные из которых имеют периоды 13,7 суток, 27,6 суток, 6 месяцев, 1 год, 18,6 лет. Гармоника с периодом 18,6 лет, равным периоду вращения узлов лунной орбиты, имеет максимальную амплитуду ≈ 9˝.Такое движения полюс носит название нутацией. И так, полюс мира одновременно и движется по малому кругу, и выполняется разные колебания под влиянием нутации и прецессии. Действительное положение полюса, обусловленное действием нутации и прецессии, называют истинным. Кроме прецессии и нутации, существует явления, приводящие к изменению координат небесных тел, которые называется геодезическими прецессией и нутацией. Их причиной является вращение связанной с Землей системы координат относительно звезд. Геодезическая прецессия (прецессия де-Ситтера ) - вековой член этого вращения, имеющий скорость 1",92/ст, а геодезическая нутация - периодические колебания, из которых главным является годовой член с амплитудой 1",53 х 10-4/ст....
Полная версия в файле
Так же в этом файле имеются данные: "Уравнение времени 1983 г.", Лабораторные и практические работы 1, 1.1, 2, 4.1, 7.1, 7, 8, 9, 10.
Размещено: 17.12.2010
astrometriya_5semestr.rar (1.44 Mb)
