В следующей таблице перечислены общие системы координат, используемые астрономическим сообществом. Фундаментальная плоскость делит небесную сферу на два равных полушария и определяет базовую линию для широтных координат, аналогично экватору в географической системе координат . Полюса расположены на ±90° от фундаментальной плоскости. Первичное направление является начальной точкой долготных координат. Началом является точка нулевого расстояния, «центр небесной сферы», хотя определение небесной сферы неоднозначно относительно определения ее центральной точки.
Экваториальная система координат центрирована в центре Земли, но фиксирована относительно небесных полюсов и мартовского равноденствия . Координаты основаны на расположении звезд относительно экватора Земли, если бы он был спроецирован на бесконечное расстояние. Экваториальная система описывает небо, как оно видно из Солнечной системы , и современные карты звездного неба почти исключительно используют экваториальные координаты.
Экваториальная система является обычной системой координат для большинства профессиональных и многих любителей астрономии, имеющих экваториальную монтировку, которая отслеживает движение неба в течение ночи. Небесные объекты обнаруживаются путем регулировки шкал телескопа или другого инструмента таким образом, чтобы они соответствовали экваториальным координатам выбранного для наблюдения объекта .
Популярными вариантами полюса и экватора являются старая система B1950 и современная система J2000 , но также можно использовать полюс и экватор "даты", то есть соответствующий рассматриваемой дате, например, когда производится измерение положения планеты или космического корабля. Существуют также подразделения на координаты "среднего значения даты", которые усредняют или игнорируют нутацию , и "истинного значения даты", которые включают нутацию.
Эклиптическая система
Фундаментальная плоскость — это плоскость орбиты Земли, называемая плоскостью эклиптики. Существует два основных варианта эклиптической системы координат: геоцентрические эклиптические координаты с центром на Земле и гелиоцентрические эклиптические координаты с центром в центре масс Солнечной системы.
Геоцентрическая эклиптическая система была основной системой координат для древней астрономии и до сих пор полезна для вычисления видимых движений Солнца, Луны и планет. [ 3] Например, она использовалась для определения двенадцати астрологических знаков зодиака .
Гелиоцентрическая эклиптическая система описывает орбитальное движение планет вокруг Солнца и центрируется на барицентре Солнечной системы (т.е. очень близко к центру Солнца). Система в основном используется для вычисления положений планет и других тел Солнечной системы, а также для определения их орбитальных элементов .
Галактическая система
Галактическая система координат использует приблизительную плоскость Галактики Млечный Путь в качестве своей фундаментальной плоскости. Солнечная система по-прежнему является центром системы координат, а нулевая точка определяется как направление к Галактическому центру . Галактическая широта напоминает высоту над галактической плоскостью, а галактическая долгота определяет направление относительно центра галактики.
Сверхгалактическая система
Сверхгалактическая система координат соответствует фундаментальной плоскости, которая содержит большее, чем среднее количество местных галактик на небе, наблюдаемом с Земли.
Преобразование координат
Приведены преобразования между различными системами координат. [4] Перед использованием этих уравнений ознакомьтесь с примечаниями.
Классические уравнения, полученные из сферической тригонометрии , для продольной координаты представлены справа от скобок; деление первого уравнения на второе дает удобное уравнение касательной, показанное слева. [5] Эквивалент матрицы вращения приведен под каждым случаем. [6] Это деление неоднозначно, поскольку tan имеет период 180° ( π ), тогда как cos и sin имеют периоды 360° (2π ) .
Экваториальный ↔ горизонтальный
Азимут ( A ) измеряется от точки юга, поворачивая на запад. [7]
Зенитное расстояние, угловое расстояние по большому кругу от зенита до небесного объекта, является просто дополнительным углом высоты: 90° − a . [8]
При решении уравнения tan( A ) для A , чтобы избежать неоднозначности арктангенса , рекомендуется использовать двухаргументный арктангенс , обозначаемый arctan( x , y ) . Двухаргументный арктангенс вычисляет арктангенс у/х , и учитывает квадрант, в котором он вычисляется. Таким образом, в соответствии с соглашением об азимуте, измеряемом с юга и открывающемся положительно на запад,
,
где
.
Если приведенная выше формула дает отрицательное значение для A , его можно сделать положительным, просто прибавив 360°.
[а]
Опять же, при решении уравнения tan( h ) для h рекомендуется использовать двухаргументный арктангенс, который учитывает квадрант. Таким образом, снова в соответствии с соглашением об азимуте, измеряемом с юга и открывающемся положительно на запад,
,
где
Экваториальный ↔ галактический
Эти уравнения [14] предназначены для преобразования экваториальных координат в галактические координаты.
run_going
являются экваториальными координатами Северного галактического полюса, а является галактической долготой Северного небесного полюса. Относительно J2000.0 значения этих величин следующие:
Если экваториальные координаты относятся к другому равноденствию , то перед применением этих формул их необходимо прецессировать на место в J2000.0.
Эти уравнения преобразуются в экваториальные координаты, относящиеся к B2000.0 .
>пропускной_канал>11.3
Заметки о конверсии
Углы в градусах ( ° ), минутах ( ′ ) и секундах ( ″ ) шестидесятеричной меры должны быть преобразованы в десятичные перед выполнением вычислений. Преобразуются ли они в десятичные градусы или радианы, зависит от конкретной вычислительной машины или программы. С отрицательными углами следует обращаться осторожно; –10° 20′ 30″ должны быть преобразованы как −10° −20′ −30″ .
Углы в часах ( ч ), минутах ( м ) и секундах ( с ) измерения времени должны быть преобразованы в десятичные градусы или радианы перед выполнением вычислений. 1 ч = 15°; 1 м = 15′; 1 с = 15″
Углы больше 360° (2π ) или меньше 0° может потребоваться уменьшить до диапазона 0°−360° (0–2π ) в зависимости от конкретной вычислительной машины или программы.
Косинус широты (склонение, эклиптическая и галактическая широта, а также высота) по определению никогда не бывает отрицательным, поскольку широта изменяется в пределах от −90° до +90°.
Обратные тригонометрические функции арксинус, арккосинус и арктангенс являются квадрантно -неоднозначными, и результаты должны быть тщательно оценены. Использование второй функции арктангенса (обозначаемой в вычислениях как atn2( y , x ) или atan2( y , x ) , которая вычисляет арктангенс у/х использование знака обоих аргументов для определения правого квадранта) рекомендуется при расчете долготы/прямого восхождения/азимута. Уравнение, которое находит синус , за которым следует функция арксинуса , рекомендуется при расчете широты/склонения/высоты.
Уравнения для горизонтальных координат не учитывают суточный параллакс , то есть небольшое смещение положения небесного объекта, вызванное положением наблюдателя на поверхности Земли . Этот эффект существенен для Луны , менее существенен для планет , незначителен для звезд или более удаленных объектов.
Долгота наблюдателя ( λ o ) здесь измеряется в положительном направлении на запад от нулевого меридиана ; это противоречит действующим стандартам МАС .
Земная система отсчета – система отсчета для измерения местоположенияPages displaying short descriptions of redirect targets
Примечания
^ В зависимости от используемого соглашения об азимуте знаки cos A и sin A появляются во всех четырех различных комбинациях. Карттунен и др., [9] , Тафф [10] и Рот [11] определяют A по часовой стрелке с юга. Лэнг [12] определяет его с севера на восток, Смарт [13] с севера на запад. Миус (1991), [4] стр. 89: sin δ = sin φ sin a − cos φ cos a cos A ; Пояснительное приложение (1961), [5] стр. 26: sin δ = sin a sin φ + cos a cos A cos φ .
Ссылки
^ Канас, Ник (2021). «Карты звезд и солнечной системы: история небесной картографии». Научные заметки AAS . 5 (4). Американское астрономическое общество : 69. Bibcode : 2021RNAAS...5...69K. doi : 10.3847/2515-5172/abf35c . S2CID 233522547.
^ Маевски, Стив. «Системы координат». Кафедра астрономии UVa. Архивировано из оригинала 12 марта 2016 года . Получено 19 марта 2011 года .
^ Аабо, Асгер . 2001 Эпизоды из ранней истории астрономии. Нью-Йорк: Springer-Verlag., стр. 17–19.
^ аб Меус, Жан (1991). Астрономические алгоритмы . Willmann-Bell, Inc., Ричмонд, Вирджиния. ISBN0-943396-35-2., гл. 12
^ ab Военно-морская обсерватория США, Управление морского альманаха; Управление морского альманаха Ее Величества (1961). Пояснительное дополнение к Астрономическим эфемеридам и Американскому эфемеридному и морскому альманаху . Канцелярия Ее Величества, Лондон., сек. 2А
^ Военно-морская обсерватория США, Морской альманах (1992). П. Кеннет Зайдельман (ред.). Пояснительное приложение к Астрономическому альманаху . University Science Books, Mill Valley, CA. ISBN0-935702-68-7., раздел 11.43
^ Монтенбрюк, Оливер; Пфлегер, Томас (2000). Астрономия на персональном компьютере . Шпрингер-Верлаг Берлин Гейдельберг. ISBN978-3-540-67221-0., стр. 35-37
^ Военно-морская обсерватория США, Морской альманах; Гидрографическое управление Великобритании, HM Nautical Almanac Office (2008). Астрономический альманах за 2010 год . Типография правительства США. стр. M18. ISBN978-0160820083.
^ Полески, Радослав (2013). «Трансформация экваториального собственного движения в галактическую систему». arXiv : 1306.2945 [astro-ph.IM].
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Астрономические системы координат» .
NOVAS — программное обеспечение векторной астрометрии Военно-морской обсерватории США , интегрированный пакет подпрограмм и функций для вычисления различных часто используемых величин в позиционной астрономии.
SuperNOVAS — поддерживаемая версия NOVAS C 3.1 с исправлениями ошибок, улучшениями, новыми функциями и онлайн-документацией.
SOFA, Стандарты фундаментальной астрономии МАС , доступный и авторитетный набор алгоритмов и процедур, реализующих стандартные модели, используемые в фундаментальной астрономии.
Первоначально эта статья была основана на Astroinfo Джейсона Харриса , который сопровождается KStars , KDE Desktop Planetarium для Linux / KDE .