Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Астрометрия

   
 

Астрометрия (від астро ... и ... метрія ), розділ астрономії, завданням якого є побудова основної інерціальної системи координат для астрономічних вимірів (вирішується спільно з іншими розділами астрономії - небесною механікою і зоряної астрономією) і визначення точних положень і рухів різних небесних об'єктів із спостережень. Одне із завдань А. - вивчення обертання Землі , в тому числі дослідження руху полюсів ( служба широти ) і нерівномірності обертання (що включає і проблему обчислення часу - службу часу ). Методами А. вимірюють паралакси і кутові діаметри небесних світил, розміри і розташування деталей на їх поверхнях. Велике значення в А. мають інструментально-методичні питання: розробка все більш досконалих методів спостережень і нових конструкцій інструментів, детальні дослідження інструментів і різних факторів, що впливають на точність вимірювань (термічні градієнти, атмосферна рефракція та ін.) До А. відносять також сферичну астрономію , в якій розглядаються математичні методи вивчення видимого розташування і руху небесних об'єктів, і практичну астрономію - вчення про методи та інструменти для визначення часу, географічних координат і азимутів напрямів на Землі. У 50-60-х рр.. 20 в. у зв'язку з прогресом космічних досліджень в А. виникли нові завдання: визначення координат швидко рухомих по небу об'єктів (штучних супутників), астрометричні вимірювання з борту космічних апаратів, з поверхні Місяця, орієнтація штучних супутників і космічних зондів, орієнтування на Місяці, на інших планетах і т.п. Результатами астрометричних робіт широко користуються в інших розділах астрономії - небесній механіці, астрофізиці, зоряній астрономії, а також в геодезії і геофізики.

У завдання фундаментальної А. входить складання каталогів положень і власних рухів зірок і визначення значень астрономічних постійних. Класичний метод визначення координат світил полягає в спостереженні проходжень їх через меридіан за допомогою пасажного інструменту , вертикального кола або меридіанного кола . З моментів проходження світил визначають їх прямі сходження, а з вимірів зенітних відстаней - відміни. Початок координат ( весняного рівнодення точку ) визначають із спостережень Сонця і планет. При обробці результати спостережень звільняють від впливу заломлення світлових променів при їх проходженні через атмосферу ( рефракція ), руху земної осі в просторі, викликаного тяжінням Сонця і Місяця ( прецессия , нутація ), ефекту, обумовленого відносним рухом світила і спостерігача ( аберація світла ), змін широти внаслідок руху полюсів Землі , різних інструментальних помилок , особистих помилок спостерігача і пр. Розрізняють абсолютні, або незалежні, визначення координат, при яких всі необхідні дані (азимут інструменту, нульпункт кола, широта, постійна рефракції та ін.) отримують із спостережень, і відносні, або диференціальні, що складаються у вимірах координат світил щодо опорних зірок, точні положення яких беруть з якого каталогу. Вимірювання координат на рефракторах з позиційним мікрометром, а також фотографічного визначення відносяться до диференціальних.

Результати визначення координат зірок публікуються у вигляді зоряних каталогів . Зважаючи на неможливість повного обліку всіх факторів, що впливають на результати спостережень, зоряні каталоги обтяжені систематичними помилками, які виявляються при порівнянні каталогів між собою. Кожен абсолютний каталог (отриманий з абсолютних спостережень) задає незалежну координатну систему. Точність визначення координат зірок характеризується вірогідною помилкою одного спостереження, яка в середині 20 в. близька до ± 0,3 "дуги великого кола. Головне завдання фундаментальної А. полягає в побудові основної системи небесних координат, здійснюваної у вигляді фундаментального зоряного каталогу з найточнішими положеннями і власними рухами вибраних, т. н. фундаментальних зірок. Це завдання вирішується шляхом спільної переробки багатьох, переважно абсолютних, каталогів, складених на різних обсерваторіях. Сучасні фундаментальні каталоги містять координати зірок, визначені з вірогідною помилкою не більше ± 0,1 ". Видимі і середні місця зірок з фундаментального каталогу, розраховані для дат кожного року, публікуються в щорічниках астрономічних .

Визначення власних рухів зірок - одна з складних проблем А. через повільність переміщень зірок по небу (для більшості зірок менше ніж 0,01 "за рік). Зазвичай їх визначають порівнянням координат зірок в нових і старих каталогах, приведених до однієї системи, а проте на результат великий вплив роблять помилки каталогів. Більш точні значення власних рухів виходять при визначенні їх фотографічним методом: порівнянням фотографій якої-небудь ділянки неба, зроблених одним і тим же інструментом, з інтервалом у кілька десятиліть. Для обчислення абсолютних власних рухів враховують також рухи опорних зірок. У 40-х рр.. 20 в. у СРСР почалися роботи з визначення абсолютних рухів зірок шляхом їх астрометричної прив'язки до віддалених галактик, які відстоять від нас на мільйони парсек і практично нерухомі на небі.

Вивчення обертання і руху полюсів Землі в А. засновано на матеріалах точних визначень географічних широт і часу. Ще наприкінці 18 в. Л. Ейлер прийшов до висновку, що, якщо вісь обертання Землі не збігається з однією з осей її еліпсоїда інерції, то вона повинна рухатися в тілі Землі по конусу, викликаючи періодичні зміни географічних координат пунктів на земній поверхні. Пізніше це явище було підтверджено астрономічними спостереженнями, причому була виявлена ??також невелика річна хвиля в русі осі обертання Землі, обумовлена ??зміною моментів інерції Землі внаслідок сезонного переміщення мас (в основному повітряних) на її поверхні. Для детального вивчення цього явища, залежного від внутрішньої будови Землі, в кінці 19 в. була організована Міжнародна служба широти (пізніше реорганізована в Міжнародну службу руху полюсів Землі), до якої увійшов ряд станцій, у тому числі одна - в Росії (нині в Китабе). Дослідження змін широти і руху полюса регулярно ведуть також і на обсерваторіях в Пулково, Полтаві (СРСР), на Грінвічській обсерваторії (Англія), в Парижі (Франція), Вашингтоні (США) та ін

Близько середини 20 в. було остаточно встановлено, що період обертання Землі навколо осі не залишається строго постійним. Виявлено 3 роди нерівномірності: 1) повільне, вікове уповільнення обертання, головним чином через приливної тертя в морях (за століття довжина доби збільшується приблизно на 0,001 сек) , 2) неправильні, іноді стрибкоподібні флуктуації, змінюють довжину доби до 0,005 сек, причина їх ще не встановлена; 3) періодичні сезонні варіації довжини доби до 0,001 сек, викликаються в основному атмосферною циркуляцією. Перші два явища були виявлені при вивченні руху Місяця протягом тривалого періоду, зокрема при аналізі відхилень від теоретичних моментів сонячних і місячних затемнень, що спостерігалися в давнину. Сезонна нерівномірність обертання Землі була встановлена ??при порівнянні астрономічних визначень часу з ходом кварцових, а потім і атомних годин. Так з'ясувалося, що всесвітній час, в основі якого лежить період обертання Землі, не є рівномірним. Оскільки для різних наукових завдань, у тому числі для вивчення руху небесних світил і для передобчислювання їх положень (ефемериди), необхідна рівномірна система відліку часу, в 1950 були введені поняття ефемеридного часу , що задається рухом Землі навколо Сонця і визначуваного із спостережень Місяця, і атомного часу , що задається молекулярними і атомними стандартами частоти. У зв'язку з цим в А. стали особливо актуальними регулярні спостереження Місяця і найточніші визначення астрономічного часу за зірками. Для визначення положень Місяця, поряд з класичними меридіанними спостереженнями, увійшов в практику фотографічний метод. Найбільш точні визначення часу за зірками (з помилкою, меншою ± 0,01 сек ) виробляють за допомогою фотоелектричних пасажних інструментів, а також фотографічними зенітними трубами і призматичними астролябіями. Роботи з визначення точного часу, що ведуться в різних країнах, об'єднуються Міжнародним бюро часу (МБВ), що функціонує в Парижі. В СРСР існує Радянська служба часу, очолювана Комітетом стандартів, мір і вимірювальних приладів при Раді Міністрів СРСР.

Результати астрометричних спостережень є матеріалом для визначення систем астрономічних постійних. Уточнення постійної прецесії, визначення напрямку і швидкості руху Сонця серед зірок і параметрів обертання Галактики виробляють статистичною обробкою власних рухів зірок (а також їх променевих швидкостей ). Постійну нутації визначають головним чином з аналізу багаторічних широтних спостережень. Параллакс Сонця і пов'язані з ним астрономічну одиницю і постійну аберації до середини 20 ст. також визначали методами А. Однак з 1960 їх стали обчислювати з набагато більшою точністю із спостережень радіолокацій планет (див. Радіолокаційна астрономія ).

А. - найдавніший розділ астрономії. Зоряні каталоги складалися в Китаї ще в 4 в. до н. е.. (Ши Шень). Астроном Др. Греції Гиппарх відкрив явище прецесії і склав каталог 1022 зірок, який увійшов в астрономічний трактат "Альмагест" К. Птолемея. В 15 в. ці зірки заново спостерігав Улугбек в обсерваторії біля Самарканда. Найбільшою точності спостережень неозброєним оком досягли в 16 в. Тихо Браге в обсерваторії Ураніборг (Данія) і в 17 в. Я. Гевелий у Гданську (Польща). Спостереження Тихо Браге послужили матеріалом, на основі якого німецький астроном І. Кеплер вивів закони руху планет. Початком сучасної А. вважають роботи Грінвічській астрономічної обсерваторії, де в 1-й половині 18 в. Дж. Брадлей (Англія) відкрив аберацію світла і нутацію земної осі і провів спостереження 3268 зірок пасажним інструментом і стінним квадрантом. Каталог, складений пізніше із спостережень Брадлея, відіграв велику роль при визначенні постійної прецесії і вивченні власних рухів зірок. Важливе значення для розвитку А. мали роботи німецького астронома Ф. Бесселя, що запропонував раціональні методи для обробки спостережень і дослідження інструментів. Новий період в А. почався роботами Пулковської обсерваторії (нині Головна астрономічна обсерваторія АН СРСР), відкритої в 1839. Завдяки турботам її засновника В. Я. Струве обсерваторія із самого початку була оснащена першокласними інструментами і надалі здобула широку популярність внаслідок високої точності каталогів зірок. Великий внесок у А. в 19 і 20 ст. внесли також обсерваторії Німеччини, Франції, США (Вашингтон), Юж. Африки (Кейптаун) та ін З 70-х рр.. 19 в. у Німеччині та США ведуться роботи по складанню фундаментальних каталогів. Фундаментальні каталоги Німецького астрономічного товариства (Astronomische Gesellschaft, або AG) вважаються найбільш точними. За рекомендацією Міжнародного астрономічного союзу з 1940 для всіх астрономічних щорічників був прийнятий третій фундаментальний каталог AG (FK3), а з 1962 - четвертий (FK4). Велике застосування, особливо в зоряній астрономії, має каталог американської школи Боса, що містить 33 342 зірки (GC).

Великим міжнародним підприємством з'явилося організоване близько 1870 суспільством AG складання меридіанних зонних каталогів, що включають положення всіх зірок до 9-ї зоряної величини. Видано близько 40 каталогів, що містять св. 400 тис. зірок. Близько 1930 і знову близько 1960 зірки північного неба з цих каталогів спостерігали в Німеччині фотографічним методом за допомогою ширококутних астрографов; виведені власні рухи 270000 зірок. Масові фотографічні каталоги зірок складені також в Пулково (зони від +70 ° до Північного полюса), в Єльської обсерваторії США (зони від +30 ° до -30 ° і ін), в Кейптауні (від -30 ° до Південного полюса). Найбільшим є організоване в 1887 французькими астрономами міжнародне підприємство "Карта неба" (Carte du Ciel) по фотографуванню всього неба на т. н. нормальних астрографах з метою складання каталогу координат близько 3,5 млн. зірок до 11-ї зоряної величини і карти зірок до 14-ї зоряної величини. Видано велике число каталогів і карт для північного і південного неба. У 1906 голландський астроном Я. Каптейн запропонував план "вибраних площ", що передбачає детальне вивчення різних характеристик багатьох тисяч зірок в 206 невеликих майданчиках, рівномірно розподілених по всьому небу. За цим планом радянський астроном А. Н. Дейч в 1941 закінчив дослідження руху 18 тис. зірок в майданчиках Північної півкулі неба, розпочате одним з основоположників фотографічній астрометрії С. К. Костінським . Аналогічні роботи були виконані в США і Великобританії.

У 30-х рр.. 20 в. за спостереженнями п'яти радянських і деяких зарубіжних обсерваторій складений Каталог геодезичних зірок, що містить близько 3000 зірок північного неба до 6 -й зоряної величини. Каталог широко застосовують у службах часу і в геодезичних роботах. У 1939 радянська А. почала велику роботу зі створення фундаментального Каталогу слабких зірок за допомогою меридіанних спостережень декількох десятків тис. зірок і фотографічних спостережень малих планет і видалених галактик. У 50 - і рр.. ця проблема була об'єднана з міжнародним підприємством по складанню каталога близько 40 000 опорних слабких зірок, розташованих на всьому небі. У спостереженнях на Південній півкулі з цієї проблеми велику участь взяла чилійська експедиція Пулковської обсерваторії.

Методи фотографічної астрометрії застосовуються також для визначення власних рухів зірок и параллаксов зірок , для вимірювання подвійних зірок, для спостережень великих і малих планет і штучних супутників Землі. Параллакси визначають за допомогою найбільш довгофокусних астрографов (фокусні відстані від 7 до 19 м), ці роботи систематично ведуть обсерваторії США, Юж. Африки та ін Для спостережень штучних супутників застосовують спеціальні ширококутні супутникові фотокамери з автоматичними затворами, що забезпечують реєстрацію часу експозиції з точністю 0,001 сек. З 1961 ведуться синхронні (одночасно з різних місць) астрометричні спостереження високих штучних супутників Землі, що дозволяють по-новому вирішувати деякі завдання геодезії (супутникового геодезії).

Візуальні спостереження на рефракторі з позиційним мікрометром тепер обмежуються вимірами тісних подвійних зірок з метою вивчення їх орбітального руху. У цій області в 19 в. великий внесок зробили Пулковські астрономи В. Я. і О. В. Струве. Мікрометричні прив'язки до опорних зірок малих планет і комет, широко поширені в 19 в., А також вимірювання на диску Місяця за допомогою геліометра майже всюди замінені фотографічними вимірами. Точні виміри подвійних зірок і зоряних діаметрів здійснюють за допомогою інтерферометрів; цей метод успішно застосовується і в радіоастрономії для визначення кутових розмірів джерел радіовипромінювання. Велика робота з вивчення фігури Місяця, либрации Місяця, А також по вимірах фотографій її поверхні ведеться на Головній астрономічній обсерваторії АН УРСР у Києві і на Астрономічній обсерваторії ім. В. П. Енгельгардта поблизу Казані.

Літ.: Ідельсон Н. І., Фундаментальні постійні астрономії І геодезії, в кн.: Астрономічний щорічник СРСР на 1942 р., М.-Л., 1941; Звєрєв М. С., Фундаментальна астрометрія, в кн.: Успіхи астрономічних наук, т. 5-6, М.-Л., 1950-54; Дейч А. Н., Основи фотографічної астрометрії, в кн.: Курс астрофізики і зоряної астрономії, т. 1, М.-Л., 1951; Куликов К. А., Фундаментальні постійні астрономії, М., 1956, його ж, Змінність широт і довгот, М., 1962; Астрономія в СРСР за сорок років. 1917-1957. СБ ст., М., 1960; Подобєд В. В. (ред.), Фундаментальні постійні астрономії, М., 1967; Загреб і н Д. Ст, Введення в астрометрію, М.-Л., 1966: Розвиток астрономії в СРСР (Радянська наука і техніка за 50 років. 1917-1967), М., 1967; Бакулін П. І., Блінов Н. С., Служба точного часу, М., 1968: Woolard Е. W., Clemence G. М., Spherical astronomy. N. Y.-L., 1966.

 М. С. Звєрєв.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua