Фундаментальные эфемериды
Фундаментальная эфемерида Солнечной системы — это модель объектов системы в космосе с точно представленным всем их положением и движением. Он предназначен стать высокоточным основным эталоном для прогнозирования и наблюдения за этими положениями и движениями и обеспечивает основу для дальнейшего совершенствования модели. Обычно он не предназначен для охвата всей жизни Солнечной системы; обычно короткий промежуток времени, возможно, несколько столетий, отображается с высокой точностью. Некоторые длинные эфемериды охватывают период в несколько тысячелетий со средней точностью.
Они публикуются Лабораторией реактивного движения под названием «Эфемериды развития» . В число последних выпусков входит DE430, который с высокой точностью охватывает планетарные и лунные эфемериды с 21 декабря 1549 года по 25 января 2650 года и предназначен для общего использования в современные периоды времени. DE431 был создан для охвата более длительного периода времени с 15 августа -13200 до 15 марта 17191 года с несколько меньшей точностью для использования с историческими наблюдениями и далеко идущими прогнозируемыми позициями. DE432 был выпущен как незначительное обновление DE430 с улучшениями барицентра Плутона в поддержку миссии «Новые горизонты» . [1]
Описание
[ редактировать ]Набор физических законов и числовых констант, используемых при расчете эфемерид, должен быть самосогласованным и точно заданным. Эфемериды должны рассчитываться строго в соответствии с этим набором, который представляет собой самые современные знания обо всех соответствующих физических силах и эффектах. Текущие фундаментальные эфемериды обычно публикуются с точным описанием всех математических моделей, методов вычислений, данных наблюдений и поправок к наблюдениям на момент их объявления. [2] Возможно, в прошлом этого не было, поскольку фундаментальные эфемериды тогда рассчитывались на основе набора методов, разработанных на протяжении десятилетий многими исследователями. [3]
Независимой переменной эфемерид всегда является время. В случае самых современных эфемерид это релятивистская шкала координат и времени, эквивалентная МАС данному определению TCB, . [3] В прошлом среднее солнечное время (до открытия неравномерного вращения Земли ) и эфемеридное время (до внедрения релятивистских уравнений гравитации использовались ). Остальная часть эфемерид может состоять либо из математических уравнений и начальных условий, которые описывают движения тел Солнечной системы, либо из табличных данных, рассчитанных на основе этих уравнений и условий, либо из сокращенных математических представлений табличных данных.
Фундаментальные эфемериды являются основой, на основе которой рассчитываются видимые эфемериды, явления и элементы орбиты для астрономических, морских и геодезических альманахов. Видимые эфемериды определяют положение и движение тел Солнечной системы, как их видят наблюдатели с поверхности Земли, и полезны астрономам, навигаторам и геодезистам при планировании наблюдений и обработке полученных данных, хотя большая часть работы последних двух была вытеснена технологией GPS . Феномены — это события, связанные с конфигурациями тел Солнечной системы, например , время восхода и захода солнца , фазы , затмения и затмения , и имеют множество гражданских и научных применений. Элементы орбиты — описания движения тела в конкретный момент времени, используемые для дальнейшего кратковременного расчета положения тела, когда не требуется высокая точность.
История
[ редактировать ]Астрономам было поручено вычислить точные эфемериды, первоначально предназначенные для целей морской навигации, по крайней мере, с 18 века. В Англии Карл II основал Королевскую обсерваторию в 1675 году. [4] который начал публиковать «Морской альманах» в 1766 году. [5] Во Франции в 1795 году было основано Бюро долгот для публикации « Connaissance des Temps» . [6] Первые фундаментальные эфемериды этих публикаций поступали из разных источников и авторов по мере развития науки небесной механики . [7]
В конце XIX века аналитические методы общих возмущений достигли возможных пределов того, что можно было сделать с помощью ручного расчета. Планетарные «теории» Ньюкомба. [8] [9] [10] [11] [12] [13] и Хилл [14] [15] составили фундаментальные эфемериды Морского альманаха того времени. Таблицы Астрономического альманаха по Солнцу, Меркурию, Венере и Марсу по-прежнему основывались на работах Ньюкомба и Росса . [16] по 1983 год. Во Франции произведения Леверье [17] [18] [19] [20] [21] и Гайо [22] [23] [24] сформировали фундаментальные эфемериды Connaissance des Temps .
С середины 20-го века началась работа по численному интегрированию уравнений движения на первых вычислительных машинах с целью создания фундаментальных эфемерид для Астрономического альманаха . Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон были основаны на работах Эккерта и др . [25] и Клеманс [26] до 1983 года. Фундаментальные эфемериды Луны, всегда представлявшие собой сложную проблему небесной механики, оставались незавершенными до начала 1980-х годов. Первоначально он был основан на работе Брауна, [27] с обновлениями и исправлениями Клеменса и др . [28] и Эккерт и др . [29] [30] [31]
С 1984 года началась революция в методах получения фундаментальных эфемерид. [32] С 1984 по 2002 год фундаментальными эфемеридами Астрономического альманаха были реактивного движения Лаборатории DE200/LE200 , полностью численно интегрированные эфемериды, приспособленные для современных наблюдений положения и скорости Солнца, Луны и планет. Начиная с 2003 года (по состоянию на февраль 2012 года) DE405/LE405 JPL , интегрированная эфемерида, относящаяся к Международной небесной системе отсчета . используется [3] Во Франции Бюро долгот начало использовать свою машинную полуаналитическую теорию VSOP82 в 1984 году. [33] и их работа продолжилась с основанием Института небесной механики и расчета эфемерид в 1998 году и INPOP. [34] [35] ряд числовых эфемерид. DE405/LE405 были заменены DE421/LE421 в 2008 году. [36]
См. также
[ редактировать ]- Американские эфемериды и морской альманах
- Астрономический альманах
- Эфемериды развития Лаборатории реактивного движения
- Таблицы Солнца Ньюкомба
- Морской альманах
Ссылки и примечания
[ редактировать ]- ^ Фолкнер (30 апреля 2014 г.). «Памятка JPL IOM 392R-14-003» (PDF) .
- ^ См., например, Стэндиш (1998). «Планетные и лунные эфемериды JPL DE405/LE405» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 февраля 2012 г. ; Фиенга; и др. (2010). «INPOP10a» (PDF) . ; Питьева (2004). «Высокоточные эфемериды планет — EPM и определение некоторых астрономических констант» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Стэндиш и Уильямс (2010). «ГЛАВА 8: Орбитальные эфемериды Солнца, Луны и планет» (PDF) . Глава из еще неопубликованной (февраль 2012 г.) версии Пояснительного приложения (см. Источники ).
- ^ «История Королевской обсерватории в Гринвиче» . 14 сентября 2015 г.
- ^ «История Морского альманаха» . Архивировано из оригинала 18 июня 2009 г. Проверено 10 февраля 2012 г.
- ^ «История IMCCE» . Архивировано из оригинала 27 февраля 2012 г. Проверено 10 февраля 2012 г.
- ^ См. Пояснительное приложение (1961), гл. 7 или Пояснительное приложение (1992), гл. 13, где приведены обширные списки источников ранних фундаментальных эфемерид Морского альманаха . (см. Источники )
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы движения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца» . Астрономические статьи, подготовленные для использования американских эфемерид и морского альманаха . VI (Часть I). Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы гелиоцентрического движения Меркурия» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VI, часть II (2): 171. Бибкод : 1898УСНАО...6..171Н .
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы гелиоцентрического движения Венеры» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VI, часть III: 271. Бибкод : 1898УСНАО...6..271Н .
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы гелиоцентрического движения Марса» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VI, часть IV (4): 383. Бибкод : 1898УСНАО...6..383Н .
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы гелиоцентрического движения Урана» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VII : 1. Бибкод : 1898USNAO...7R...1N .
- ^ Ньюкомб (1898 г.). «Таблицы гелиоцентрического движения Нептуна» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VII : 1. Бибкод : 1898USNAO...7Q...1N .
- ^ Хилл (1898 г.). «Таблицы Юпитера» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VII .
- ^ Хилл (1898 г.). «Таблицы Сатурна» . Астроном. Статьи Американский Эфем . VII .
- ^ Росс (1917), Новые элементы Марса , астроном. Статьи American Ephem., vol. IX
- ^ Леверье (1858 г.). «Теория и таблицы видимого движения Солнца» . Анналы Императорской Парижской обсерватории (на французском языке). IV .
- ^ Леверье (1859 г.). «Теория и таблицы движения Меркурия» . Анналы Императорской Парижской обсерватории (на французском языке). В.
- ^ Леверье (1861 г.). «Теория и таблицы движения Венеры» . Летопись Императорской Парижской обсерватории, Мемуары (на французском языке). VI .
- ^ Леверье (1861 г.). «Теория и таблицы движения Марса» . Летопись Императорской Парижской обсерватории, Мемуары (на французском языке). VI .
- ^ Леверье разработал и опубликовал свои оригинальные теории внешних планет в Annales de l'Observatoire de Paris, Mémoires |volume=X-|volume=XIV.
- ^ Гайо (1913). «Ректифицированные таблицы движения Юпитера» . Летопись Парижской обсерватории, Мемуары (на французском языке). XXXI .
- ^ Гайо (1904). «Ректифицированные таблицы движения Сатурна» . Летопись Парижской обсерватории, Мемуары (на французском языке). XXIV .
- ^ Гайо (1910). «Новые таблицы движений Урана и Нептуна» . Летопись Парижской обсерватории, Мемуары (на французском языке). ХXVIII .
- ^ Эккерт; Брауэр; Клеманс (1951), Координаты пяти внешних планет 1953–2060 гг. , Астроном. Статьи American Ephem., vol. XII
- ^ Клеманс (1954), Возмущения пяти внешних планет четырьмя внутренними , Астроном. Статьи American Ephem., vol. XIII
- ^ Браун (1919). Таблицы движения Луны . Издательство Йельского университета, Нью-Хейвен, Коннектикут.
- ^ Клеманс, GM; Портер, Дж. Г.; Сэдлер, Д.Х. (1952). «Аберрация лунных эфемерид» . Астрономический журнал . 57 : 46–47. Бибкод : 1952AJ.....57...46C . дои : 10.1086/106703 .
- ^ Эккерт, WJ; Уокер, MJ; Эккерт, Д. (1966). «Преобразование лунных координат и параметров орбиты». Астрономический журнал . 71 : 314–332. Бибкод : 1966AJ.....71..314E . дои : 10.1086/109923 .
- ^ Эккерт, WJ; Ван Фландерн, TC; Уилкинс, Джорджия (1969). «Заметка об оценке широты Луны» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 146 (4): 473–478. Бибкод : 1969MNRAS.146..473E . дои : 10.1093/mnras/146.4.473 .
- ^ См. также Управление морского альманаха Военно-морской обсерватории США; Управление морского альманаха Ее Величества, Королевская Гринвичская обсерватория (1954), Улучшенные лунные эфемериды , Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия .
- ^ См. Ньюхолл, XX; Стэндиш, Э.М.; Уильямс, Дж. Г. (1983). «DE 102 - Численно интегрированные эфемериды Луны и планет, охватывающие сорок четыре столетия». Астрономия и астрофизика . 125 (1): 150. Бибкод : 1983A&A...125..150N . за хорошее описание новых методов с их первых дней.
- ^ Бриттани, П. (1982). «Теория движения всех планет. Решение VSOP82». Астрономия и астрофизика (на французском языке). 114 : 278. Бибкод : 1982A&A...114..278B .
- ^ Фиенга; и др. (2006). «INPOP06. Новые числовые планетарные эфемериды» (PDF) . ; Фиенга; и др. (2008). «INPOP08, 4-D планетарные эфемериды» (PDF) . ; Фиенга; и др. (2010). «INPOP10a» (PDF) .
- ^ Планетарные эфемериды INPOP17a (PDF) . Институт небесной механики и расчета эфемерид. 2017. ISBN 978-2-910015-79-4 .
- ^ Фолкнер, Уильям (30 апреля 2014 г.). «Планетные и лунные эфемериды Лаборатории реактивного движения» .
Источники
[ редактировать ]- Управление морских альманахов, Военно-морская обсерватория США и Управление морских альманахов Ее Величества, Королевская Гринвичская обсерватория, пояснительное приложение к астрономическим эфемеридам и американским эфемеридам и морскому альманаху . Лондон: Канцелярия Ее Величества, 1961 г. (переиздание 1974 г.)
- Управление морских альманахов, Военно-морская обсерватория США и Управление морских альманахов Его Величества, Королевская Гринвичская обсерватория, П.К. Зайдельманн, редактор, Пояснительное приложение к Астрономическому альманаху . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги, 1992 (переиздание 2005 г.)