КАТЕГОРИЯ:


Лекция номер 2 Earth геоцентрична координатна система




II. Класификация на координатни системи.

Необходимо е да се използват различни координатни системи в сателитна геодезия става ясно, когато смятат, че за изчисляване на орбитите на спътниците, предсказване на движението им с помощта на една координатна система, други координати се използват за определяне на координатите на точки в процеса на наблюдение, както и да използват получените координати в решаването на различни приложения, изисквани напълно различна система. В допълнение, ние се нуждаем от съответната теория на времето, тъй като задачите геодезия на решение сателитни извършени върху наблюдения на обекти, често се движи с голяма скорост.

Инерциална координатна система се нарича система, чиито оси са фиксирани в пространството или промяна на позицията във времето за добре познатите закони, отнасящи се до други фиксирани оси. Безплатна материална точка в тази система се движи равномерно по права линия. Тези системи са най-подходящи за изследване на движението на земните изкуствени спътници (AES).

А координатна система въртящ се със Земята, наречен земята.

Инерционни системи, които не участват в ежедневната въртенето на Земята се нарича небесни или звездна.

System, чиито произход съвпада с центъра на масата на Земята се нарича геоцентрична.

Земята геоцентрична система се нарича също така общи сухоземни или глобални, международни референтни рамки (подкрепа), или конвенционална наземна (конвенционален - в смисъл, приети по силата на споразумение).

Общи наземни системи се образуват с помощта на техники пространство геодезия:

- Според наблюденията на самия Long Baseline интерферометрията.

- Satellite лазер вариращи и Луната.

- В навигационните сателити.

Kvazigeotsentricheskie или местно референтни рамки - система, чийто произход е в центъра на референтния елипсоид, най-подходящ за територията на дадена страна или континент.

Местна референтна система, образувана от една степен на класически измервания геодезия:

- Триангулация.

- Трилатерация.

- Polygonometries.

- Астрономически.

Topocentric - координира с произхода на мястото на наблюдение. Използва се, за да следи спътниците спрямо точките на хоризонта, или по отношение на звездите.

При разглеждането на някои от въпросите на космоса геодезия, координира се използват системи:

- Хелиоцентричната - като се започне от центъра на слънцето.

- Барицентричното - като се започне от barycenter на система barycenter слънчева или системата "Earth -Luna".

- Planetocentric - започвайки от центъра на масата на планетата.

- Sputnikotsentricheskie - започвайки от центъра на масата на спътника.

За координатната равнина система основния приемате земното самолета, или небесния екватор, хоризонт и орбита сателити, и следователно освобождаването:



- Екваториална координатна система.

- Хоризонтална координатна система.

- Orbital координатна система.

Понякога се използва:

- Еклиптиката координатна система.

- Galactic координатна система.

Посоката на оси на координатната система се определя по отношение на някои точки на небето или на земната повърхност, както и основните вектори. Тези вектори включват ъглов момент вектора на Земята, по посока на моментната ос на въртене, посоката на вектора на силата на гравитацията, нормално е да орбитата на Земята (еклиптиката), векторът линия на орбиталните възли на Земята (по посока на пролетното равноденствие) и други. Координати свързани с линията на отвеса, наречен астрономически.

Поради факта, че избраните системи за точка ориентация могат да променят позицията си, бъдете сигурни, за да покаже на ерата - точката, до която по посока на осите. В изграждането на координатни системи, в които се отчитат релативистични ефекти, въвеждане на система от референтни и времеви системи.

При извършване на топографска геодезия и навигация често се използват плоски координати в различни картографски проекции. В Украйна и страните от ОНД е широко разпространена проекция на Гаус-Крюгер. сателитна техника и нейната софтуер, потребителите често се сблъскват с близки до него Transverse Mercator UTM.

III. Небесните координатна система.

За да се опише движението на спътник около Земята, в съответствие с законите на Нютон, инерционен координира е необходима система, в която да изразят ускоряването на вектори, скорост и местоположение. Инерционен референтен система по дефиниция трябва да бъде фиксиран в пространството или се движи с постоянна скорост (без ускорение). Такава система се определя, както следва:

- Home се намира в центъра на масата на O. Earth

- ос насочена по моментната оста на въртене на Земята до истинския Северен полюс на света R.

- ос в екваториалната плоскост на истинската точката на пролетното равноденствие (В пресечната точка на истинския екватора на Земята равнината на земната орбита, наклонена под ъгъл спрямо екватора ).

- Ос Y завърши системата надясно.

Строго погледнато, тази система не отговаря на изискванията на инерционна система, тъй като центъра на масата на Земята се движи около Слънцето варира в зависимост от законите на Кеплер скорост. Въпреки това, през кратки интервали от време координатна система може да се разглежда като инерциална.

Позицията на обекта в небесното системата, можете да зададете или сферични координати - Ректасцензия и спад Или декартови координати Квадратни координати са компонентите на вектора на позиция ,

ректасцензия е ъгълът в екваториалната равнина, измерена обратно на часовниковата стрелка от пролетното равноденствие да кръг на деклинация (понякога се нарича час кръг).

Деклинация на обекта е ъгълът, измерен от екваториалната равнина на светлината; тя е положителна за обекти в северното полукълбо и отрицателен за южното полукълбо. За дадена позиция на спътника в системата, въведена геоцентрична разстояние За звездите това обикновено се приема, че е единство.

Правоъгълни и сферични координати са свързани с:

;

;

;

,

Тази система се нарича вярно небесните координатна система. Основната плоскост да е вярно, небесния екватор равнина, по всяко време за незабавни съвпадаща равнина и земния екватор.

Истинската небесна система не е строго инерционно (по тази причина понякога се споменава като квази-инерциална): ориентация на своите ос промени с течение на времето в пространството на лунната-слънчевата прецесия и нутация на земната ос астрономически; докато истинската полюс P изпълнява светска и колебателно движение около еклиптиката полюс P д. Позицията на еклиптиката в пространството също се променя под влияние на прецесия на планетите.

IV. Прецесия и нутация.

Причината за прецесията и нутация се намира в постоянно променящия се гравитационното привличане на Слънцето, Луната (както и до по-малка степен - на планетите) и елементи на масата на Земята. Това се дължи на орбиталната движението на Земята и Луната. Тъй като тези промени са периодични разстояния, прецесия и нутация са периодични функции на времето, което е отражение на честотата на орбиталните движения на Слънцето и Луната; Единственото изключение - прецесията на планетите.

Гравитационното привличане на не-сферична Земята Слънцето и Луната причинява на Земята, за да се люлее като пумпал (за период от около 25700 години) и в същото време опитът на малки склонове, наречен нутация (основна period18,6 година). За да се изчисли точно прецесия и нутация много важно е разпределението на земни маси. Най-важните членове на прецесия и нутация на Земята зависи от екватора на компресия и разминаване самолети и еклиптиката (и разминаването на екваториалната плоскост на Луната с еклиптиката). Сферични Earth, с разпределение на единна плътност не би имало един от прецесията или нутация.

Ако позицията на истинската полюс P вземе предвид ефектът на нутация в дадена епоха , Ние се получи първа позиция на средата в тази възраст. Тя съответства на средната равнина на небесния екватор и средната точка на пролетното равноденствие

, Такава система се нарича средната небесен система на Епоха И съответната позиция на обекта, се нарича средна позиция.

Позицията и посоката на главната равнина на координатните оси в пространството за някои периоди на Т, наречен основните епоха и обикновено поиска в началото на Bessel година, например, V1950.0, или в началото на Джулиан година, например, , Фиксирана в координатите на каталозите звезди и други небесни обекти. Връзката между средните координатите и в ерата на наблюдателната и средна позиция и фундаментална ера T с помощта на прецесия параметри и ,

Фигурата показва средните небесни координатните системи на възрастта и Т , Системите Екваториалните са съответно обозначени и Той съдържа пролетното равноденствие и и се пресичат в една права линия OM. Преходът от епохата на средния небесен системната директория Т към епохата на наблюдателната през правоъгълни координати се извършва по формулата:

,

където P - матрица за отчитане на прецесията на времевия интервал Тя се изчислява чрез екваториални параметри прецесията и :

или след размножаването на матрица се получава като

Моделът на прецесия, прието от Международния астрономически съюз през 1976 г., тези параметри се изчисляват по формулите:

където интервал, измерена в Юлийските векове на барицентричното динамично време (TDB) между фундаменталната ера и ерата :

Стойността съответства на дата 2451545.0 ерата на Julian ,

Истинската небесния екватор е ортогонална на оста на въртене на Земята и са изложени на прецесия и нутация, това означава, че не съвпада със средната екватора поради нутация, изчислена върху правилното ера , Нутация разлага на дългосрочен и краткосрочен период (за период от по-малко от 35 дни) в дължина нутация (Заедно еклиптиката) и дългосрочни и краткосрочни нутация наклона на (Перпендикулярна на еклиптиката).

Фигурата показва средния и вярно екватор ера Както и среден наклон на еклиптиката към екватора и вярно наклон Те са свързани чрез нутация наклона ,

Преходът от вторичен произход в ерата за истинските координати на същата тази епоха се осъществява чрез матрица на нутация :

нутация матрица изчислява чрез дългосрочни и краткосрочни нутация в дължина , В краткосрочен и дългосрочен период нутация наклон отклонение от правия път на еклиптиката, а средната и вярно :

,

С разрастването на до първата формула за да приема формата:

Средната наклона на еклиптиката към екватора, различна само от действието на прецесия се дава с уравнението:

,

Пълен преобразуване на средната позиция в датата Julian фундаментална епоха T за истинската ситуация в датата Julian Е както следва:

Вярно възнесение и истинската деклинация могат да бъдат изчислени от уравненията:

и ,

разстояние при тази трансформация не се променя.

Пълен набор от членовете нутация, зависи от модела, приет. нутация Моделът на IAU от 1980 г., въз основа на теорията на твърдата Земя Киношита и геофизични модел на Гилбърт и Dzevonski (твърдо вътрешно ядро, течно външно ядро ​​и разпределението на еластични параметри, получени от голям набор от сеизмологична информация), 106 членове. В модела 1996 г., нутация съдържа 263 члена във всеки компонент [IERS, 1996] и MAS модели 2000A и 2000b съдържа 678 членове на лунна-слънчевата нутация и добавя 687 членове на планетарния нутация [IERS, 2003]. Увеличаването на броя на членовете, поради повишените изисквания за точност на координира трансформации. Първите термини на нутация, равна на 17,2 "в дължина и 9.2" Tilt. С увеличаването на числеността в подреждането на серия амплитудни съотношения стават все по-малко. Моделът нутация МАС 2000 посока на полюс е снабден с точност от 0,0000002 ".

Истинската небесен полюс, положението на които се определя въз основа на теорията на прецесия и нутация, наречен Небесен ефемериди полюс (НЕП). Базовата ос чрез НЕП, не съвпадат с мигновен оста на въртене на Земята и ъглов момент вектор, и почти няма денонощни вариации на всяка инерциална нито в системи на Земята. Степента на отстраняване на НЕП от истинския небесен полюс е в зависимост от точността на моделите, приети от прецесия и нутация. НЕП концепция (и свързаната с небесно ефемериди, започващ Гринуич вярно звезден ден и редица други концепции) позволява строг трансформация с достатъчна точност, без да се прибягва до истинската полюс, чиято позиция в рамките на точността на Международните ICRS небесен референтна система не е предвидено. Нещо повече, на НЕП концепцията ви позволява бързо да се подобри теорията на координатни системи, без въвеждане на допълнителни условия и ограничения.

Въведение в използването на Международния астрономически съюз, системата International Celestial ICRS от 1 януари, 1998 г., както и точността постигнати в най-модерните модели на въртене и наблюдения на Земята изисква замените ориентацията на Земята (PAHO). В - първите, които да бъдат предефинирани параметрите на прецесия, нутация и Greenwich звезден ден, който в момента е дефинирано FK5 система, за да се съгласи с ICRS. На второ място, приемането на определение на небето ефемериди полюс НЕП трябва да бъде разширен, за да се поберат най-модерните модели на нутация и полярен движение на микросекунда точност, включително дневна и subsutochnye компоненти, както и нови методи за наблюдение.

В модели на прецесия и нутация IAU 2000 се появява ежедневно и членове subsutochnye. Това доведе до значително усложняване на теорията на прецесия-нутация, комуникацията земния и небесните координатни системи. С появата на Международния Earth Rotation служба (IERS) през 1988 г., стана възможно да се бързо да уточни, изчислена въз основа на теорията на разпоредбите за надзор на НЕП. Небесни полюси компенсации са публикувани в Бюлетин на IERS А като корекции в дължина и наклона , Това увеличава точността на съвпадение на небесните координатна система за инерционно пространство.

V. Изпълнение на небесните координати.

Традиционен начин за прилагане на небесните координатна система - компилация от основните каталози на звездни позиции, получени на основата на оптични наблюдения на ярки звезди (обикновено до 6-7 величина). По-специално, тъй като 1986 г. в схемата на директория астрономическа годишник използва FK5. Каталогът съдържа координатите и правилното движение на звездите в 1535 до екватор и равноденствие J2000.0 епоха.

Най-точният инерционно небесна система реализира IERS в международни небесен референтни системи International Celestial Референтен Frame, ICRF. Първата им истинска реализация от 1995 година. Тези системи се определя от формата на каталози екваториална координира над 200 компактни извън- галактични обекти (предимно квазари), получени от наблюдения с Very Long Baseline интерферометрията (VLBI). Обекти в каталога ICRF са разделени в три категории: ". Други" "определящи", "определящи кандидати" и Дефиниране източници трябва да имат голям брой наблюдения (поне 20), а дължината на наблюдение е най-малко две години. Координатите на радио източници се оценяват ежегодно в няколко центъра IERS анализ и независими групи данни VLBI. В резултат на това лечение са получени среднопретеглените координати на източниците. Устойчивост посоки ICRF оси в пространството се основават на предположението, че извън- галактични обекти не разполагат с някои от собствените си движения. Посоката на оси в FK5 ICRF съгласи със системата. Успешната реализация на ICRF, направени до момента подкрепа посока ос в космоса в рамките на ± 0.00002 ".

"Хипаркос" астрометричното сателитна започна да се хармонизира и оптични извън- галактични референтни системи по препоръка на Европейската космическа агенция ЗВО на през август 1989 година. Каталогът хипаркос са дадени координати 118218 звезди в епохата 1991.25 с техните собствени предложения, паралаксите и звездни величини.

Каталог на основните звезди FK6 съчетава земята астрометричното данни основни фундаментални звезди, получили повече от два века, и представени в каталога FK5 на, с наблюдения астрометричното хипаркос сателит. Първата част FK6 каталога е публикувана през 1999.