Барицентрические и геоцентрические небесные системы отсчета
Небесная система координат

Барицентрическая небесная система отсчета ( BCRS ) — это система координат, используемая в астрометрии для определения местоположения и движения астрономических объектов. Ее центр координат совпадает с центром масс всей Солнечной системы, ее барицентром . Она была создана в 2000 году Международным астрономическим союзом (МАС) в качестве глобальной стандартной системы отсчета для объектов, расположенных за пределами гравитационной окрестности Земли : [1] планеты, луны и другие тела Солнечной системы, звезды и другие объекты в галактике Млечный Путь , а также внегалактические объекты.

Геоцентрическая небесная система отсчета ( GCRS ), также созданная МАС в 2000 году, представляет собой похожую стандартную систему координат, используемую для определения местоположения и движения околоземных объектов , таких как спутники. [1] Ее центр координат является центром масс Земли.

Эти системы облегчают ученым и инженерам задачу компиляции, обмена, сравнения и преобразования точных измерений по всему миру, устанавливая стандарты как измерений, так и методологии, и предоставляя последовательную структуру операций. Основное внимание BCRS уделяется астрономии: исследованию Солнечной системы и Вселенной. BCRS — это система, которая в настоящее время используется для выражения позиционных данных в астрономических справочниках, таких как звездный каталог Hipparcos .

Фокус GCRS несколько больше на навигации спутников Земли и геофизических приложениях, которые они поддерживают. Правильное функционирование Глобальной системы позиционирования (GPS) напрямую зависит от точности спутниковых измерений, поддерживаемых GCRS. [2]

Цель и реализация

Система BCRS была разработана для поддержки сверхточных измерений положения и движения, необходимых в астрометрии. [1] Одним из важнейших факторов достижения этой точности является то, как определяются и измеряются общие релятивистские эффекты. Обе системы включают стандарты, которые обеспечивают согласованность и легкую сопоставимость результирующих пространственно-временных координат среди астрометрических измерений, выполненных по всему миру. Они предоставляют метрический тензор для установления согласованной системы отсчета для наблюдений. Тензор достигает согласованности отчасти за счет своей стандартизации опорной точки для гравитации.

Геоцентрическая система проще, меньше и включает в себя несколько массивных объектов: эта система координат определяет свой центр как центр масс самой Земли. Барицентрическую систему можно свободно считать центрированной на Солнце, но Солнечная система более сложна. Даже гораздо меньшие планеты оказывают гравитационное воздействие на Солнце, заставляя его немного смещаться по мере своего вращения. Эти смещения очень велики по сравнению с точностью измерений, которая требуется для астрометрии. Таким образом, BCRS определяет свой центр координат как центр масс всей Солнечной системы, ее барицентр . Эта стабильная точка для гравитации помогает минимизировать релятивистские эффекты от любых наблюдательных систем отсчета в пределах Солнечной системы.

Связь с другими стандартами

ИКРС

Ориентация системы координат BCRS совпадает с ориентацией Международной небесной системы отсчета (ICRS). Обе они центрированы в барицентре Солнечной системы и обе «указывают» в одном и том же направлении. То есть их оси совпадают с осью Международной небесной системы отсчета (ICRF), которая была принята в качестве стандарта МАС двумя годами ранее (1998). Мотивация ICRF заключается в том, чтобы определить, что означает «направление» в космосе, зафиксировав его ориентацию по отношению к небесной сфере , то есть к фону дальнего космоса. Говоря небрежно, он не движется по отношению к звездам и галактикам; он не вращается.

Определение идеальной иммобилизации направления невозможно на практике, но мы можем подобраться гораздо ближе, чем это вообще возможно для нас измерить. Чем дальше объект, тем меньше его направление кажется смещенным относительно нас ( эффект параллакса ). Таким образом, ICRF использует очень далекие объекты, далеко за пределами нашей галактики, чтобы установить свои точки отсчета направления. Выбранные объекты также излучают радиоволны , которые меньше, чем другие длины волн, подвержены затенению небесным газом перед ними. ICRF принимает координаты для 212 определяющих объектов, в основном квазаров , фиксируя свою ориентацию по отношению к ним.

HCRF

Система небесных координат Hipparcos (HCRF) была похожа на ICRF, но раньше использовалась совместно со спутником Hipparcos , который функционировал с 1989 по 1993 год. Этот спутник провел обширные измерения звездного параллакса с точностью, превосходящей все, что было доступно в то время, тем самым создав каталог звезд, который широко используется и сегодня. Никакое столь обширное картирование еще не было завершено на основе последующих улучшений в возможностях измерения. С более низкой точностью тогда и на оптических длинах волн ICRS и BCRS также могут быть указаны с помощью HCRF. Это средство, с помощью которого BCRS может использоваться по отношению к звездному каталогу Hipparcos .

Преобразование координат

BCRS и GCRS также были разработаны таким образом, чтобы сделать возможными преобразования их координат между собой и другими системами отсчета, хотя преобразования никоим образом не являются простыми. Существуют две библиотеки программного обеспечения с алгоритмами, одобренными МАС, для манипулирования и преобразования между BCRS и другими системами отсчета: система стандартов фундаментальной астрономии (SOFA) и подпрограммы векторной астрометрии Военно-морской обсерватории (NOVAS). [1]

Ориентация осей BCRS/ICRS также совпадает в пределах 0,02 угловой секунды со средним экватором Земли и равноденствием для эпохи J2000.0 Пятого фундаментального каталога (FK5) .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Каплан, Джордж Х. (20 октября 2005 г.), «Резолюции МАС по астрономическим системам отсчета, временным шкалам и моделям вращения Земли», USNO Circular , т. 179, Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США, arXiv : astro-ph/0602086
  2. ^ Филиппенко, Алекс (2007), «Лекция 58», Понимание Вселенной: Введение в астрономию (DVD), The Great Courses (2-е изд.), Шантильи, Вирджиния, США: The Teaching Company

Дальнейшее чтение

  • МАС (2000), Резолюция B1.3: Определение барицентрической небесной системы отсчета и геоцентрической небесной системы отсчета
  • Стандарты фундаментальной астрономии (SOFA)
  • Программное обеспечение для векторной астрометрии Военно-морской обсерватории (NOVAS) Архивировано 28.06.2015 на Wayback Machine
  • SuperNOVAS — это поддерживаемая версия библиотеки NOVAS (выше) для C/C++, предоставляющая исправления ошибок, улучшения, новые функции и онлайн-документацию.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Барицентрические_и_геоцентрические_небесные_системы_отсчета&oldid=1268914600"