Астрометрия
Астрометрия — это раздел астрономии , который включает в себя точные измерения положений и движений звезд и других небесных тел . Он обеспечивает кинематику и физическое происхождение Солнечной системы и галактики Млечный Путь .
История
[ редактировать ]
История астрометрии связана с историей звездных каталогов , которые давали астрономам ориентиры для объектов на небе, чтобы они могли отслеживать их движения. Это можно отнести к древнегреческому астроному Гиппарху , который около 190 г. до н.э. использовал каталог своих предшественников Тимохариса и Аристилла Земли , чтобы обнаружить прецессию . При этом он также разработал шкалу яркости, которая используется до сих пор. [1] Гиппарх составил каталог, содержащий не менее 850 звезд и их положение. [2] Преемник Гиппарха, Птолемей каталог 1022 звезд , включил в свой труд «Альмагест» , указав их расположение, координаты и яркость. [3]
В X веке иранский астроном Абд ар-Рахман ас-Суфи провел наблюдения за звездами и описал их положение, величину и цвет звезд ; кроме того, он предоставил рисунки для каждого созвездия, которые изображены в его « Книге неподвижных звезд» . Египетский математик Ибн Юнус в течение многих лет наблюдал более 10 000 записей о положении Солнца, используя большую астролябию диаметром почти 1,4 метра. Его наблюдения за затмениями все еще использовались столетия спустя в канадско-американским астрономом Саймоном Ньюкомбом исследованиях движения Луны , в то время как другие его наблюдения за движениями планет Юпитера и Сатурна вдохновили французского ученого Лапласа на книгу «Наклон эклиптики и Неравенства Юпитера и Сатурна . [4] В 15 веке Тимуридов астроном Улугбек составил « Зидж-и-Султани» , в котором каталогизировал 1019 звезд. Как и более ранние каталоги Гиппарха и Птолемея, каталог Улугбека, по оценкам, имеет точность с точностью до примерно 20 угловых минут . [5]
В 16 веке датский астроном Тихо Браге использовал улучшенные инструменты, в том числе большие настенные инструменты , для более точного, чем раньше, измерения положения звезд с точностью 15–35 угловых секунд . [6] Османский ученый Таки ад-Дин измерил прямое восхождение звезд в Константинопольской обсерватории Таки ад-Дина с помощью изобретенных им «наблюдательных часов». [7] Когда телескопы стали обычным явлением, установочные круги ускорили измерения.
Английский астроном Джеймс Брэдли впервые попытался измерить параллаксы звезд в 1729 году. Движение звезд оказалось слишком незначительным для его телескопа , но вместо этого он обнаружил аберрацию света и нутацию земной оси. Его каталогизация 3222 звезд была уточнена в 1807 году немецким астрономом Фридрихом Бесселем , отцом современной астрометрии. Он сделал первое измерение звездного параллакса: 0,3 угловых секунды для двойной звезды 61 Лебедя . В 1872 году британский астроном Уильям Хаггинс использовал спектроскопию для измерения лучевой скорости нескольких выдающихся звезд, включая Сириус . [8]
Поскольку их очень трудно измерить, к концу XIX века было получено всего около 60 звездных параллаксов, в основном с помощью ниточного микрометра . Астрографы, использующие астрономические фотографические пластинки, ускорили этот процесс в начале 20 века. Автоматические измерительные машины [9] а более сложные компьютерные технологии 1960-х годов позволили более эффективно составлять звездные каталоги . Начатый в конце 19 века проект Carte du Ciel по улучшению картографии звезд не смог быть завершен, но сделал фотографию обычным методом астрометрии. [10] В 1980-х годах устройства с зарядовой связью (ПЗС) заменили фотографические пластинки и снизили оптическую погрешность до одной миллисекунды дуги. Эта технология сделала астрометрию менее дорогой, открыв область для любительской аудитории. [ нужна ссылка ]
В 1989 году Европейского космического агентства вывел спутник Hipparcos астрометрию на орбиту, где на нее могли меньше влиять механические силы Земли и оптические искажения ее атмосферы. Работавший с 1989 по 1993 год Hipparcos измерял большие и малые углы неба с гораздо большей точностью, чем любые предыдущие оптические телескопы. положения, параллаксы и собственные движения За четыре года работы с беспрецедентной степенью точности были определены 118 218 звезд. Новый « каталог Тихо » собрал базу данных из 1 058 332 звезд с точностью до 20-30 мс (миллисекунд дуги). Дополнительные каталоги были составлены для 23 882 двойных и кратных звезд и 11 597 переменных звезд, также проанализированных в ходе миссии Hipparcos. [11] В 2013 году был запущен спутник Gaia , который улучшил точность Hipparcos . [12] Точность была повышена в 100 раз и позволила нанести на карту миллиард звезд. [13] Сегодня наиболее часто используемым каталогом является USNO-B1.0 , каталог всего неба, который отслеживает собственные движения, положения, величины и другие характеристики более чем одного миллиарда звездных объектов. За последние 50 лет 7435 камер Шмидта были использованы для выполнения нескольких обзоров неба, благодаря которым точность данных в USNO-B1.0 составляет 0,2 угловых секунды. [14]
Приложения
[ редактировать ]
Помимо фундаментальной функции предоставления астрономам для системы отсчета отчетов о своих наблюдениях, астрометрия также имеет фундаментальное значение для таких областей, как небесная механика , звездная динамика и галактическая астрономия . В наблюдательной астрономии астрометрические методы помогают идентифицировать звездные объекты по их уникальным движениям. Оно способствует сохранению времени , поскольку UTC — это, по сути, атомное время, синхронизированное с вращением Земли посредством точных астрономических наблюдений. Астрометрия является важным шагом в лестнице космических расстояний , поскольку она позволяет параллакса оценить расстояние для звезд Млечного Пути .
Астрометрия также использовалась для подтверждения утверждений об обнаружении внесолнечных планет путем измерения смещения, которое предполагаемые планеты вызывают в видимом положении их родительской звезды на небе из-за их взаимной орбиты вокруг центра масс системы. Астрометрия более точна в космических миссиях, на которые не влияет искажающее воздействие земной атмосферы. [15] НАСА Запланированная миссия по космической интерферометрии ( SIM PlanetQuest ) (теперь отмененная) должна была использовать астрометрические методы для обнаружения планет земной группы, вращающихся вокруг около 200 ближайших звезд солнечного типа . Европейского космического агентства Миссия Гайя , запущенная в 2013 году, применяет астрометрические методы в своей звездной переписи. Помимо обнаружения экзопланет, [16] его также можно использовать для определения их массы. [17]
Астрометрические измерения используются астрофизиками для ограничения определенных моделей небесной механики . Измеряя скорости пульсаров можно ограничить асимметрию взрывов сверхновых , . Также астрометрические результаты используются для определения распределения темной материи в галактике.
Астрономы используют астрометрические методы для слежения за околоземными объектами . Астрометрия отвечает за обнаружение многих рекордных объектов Солнечной системы. Чтобы найти такие объекты астрометрически, астрономы используют телескопы для наблюдения за небом и камеры большой площади для съемки через различные определенные промежутки времени. Изучая эти изображения, они смогут обнаруживать объекты Солнечной системы по их движениям относительно фоновых звезд, которые остаются неподвижными. Как только наблюдается движение в единицу времени, астрономы компенсируют параллакс, вызванный движением Земли за это время, и рассчитывают гелиоцентрическое расстояние до этого объекта. Используя это расстояние и другие фотографии, можно получить больше информации об объекте, включая элементы его орбиты . [18] предотвращение столкновения с астероидом Одной из целей является .
Квавар и Седна - две транснептуновые карликовые планеты , открытые таким образом Майклом Э. Брауном и другими в Калифорнийском технологическом институте с помощью обсерватории Паломарской телескопа Сэмюэля Осчина диаметром 48 дюймов (1,2 м) и ПЗС-камеры большой площади Palomar-Quest. Способность астрономов отслеживать положения и движения таких небесных тел имеет решающее значение для понимания Солнечной системы и ее взаимосвязанного прошлого, настоящего и будущего с другими объектами во Вселенной. [19] [20]
Статистика
[ редактировать ]Фундаментальным аспектом астрометрии является исправление ошибок. Различные факторы вносят ошибки в измерение положения звезд, включая атмосферные условия, несовершенство инструментов и ошибки наблюдателя или измерительных приборов. Многие из этих ошибок можно уменьшить с помощью различных методов, например, путем усовершенствования приборов и компенсации данных. Затем результаты анализируются с использованием статистических методов для расчета оценок данных и диапазонов ошибок. [21]
Компьютерные программы
[ редактировать ]- XParallax viu (Бесплатное приложение для Windows)
- Астрометрика (Приложение для Windows)
- Astrometry.net (Слепая астрометрия онлайн)
См. также
[ редактировать ]- Астрометрическая двойная система
- Барицентрическая небесная система отсчета
- Эфемериды
- Экватор
- Геодезическая астрономия
- Gaia Космический корабль - запущен в декабре 2013 г.
- Миссия космической астрометрии Hipparcos (ESA—1989-93)
- Международная служба вращения Земли и систем отсчета
- Список астрометрических решателей
- Методы обнаружения внесолнечных планет - Астрометрия
- Сферическая астрономия
- Небесная картография
- Звездный каталог
- Военно-морская обсерватория США
- Станция Флагстафф Военно-морской обсерватории США
- Стандарт времени
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вальтер, Ганс Г. (2000). Астрометрия фундаментальных каталогов: эволюция от оптических к радиосистемам отсчета . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 3-540-67436-5 .
- ^ Канас, Ник (2007). Звездные карты: история, искусство и картография . Спрингер. п. 109. ИСБН 978-0-387-71668-8 .
- ^ с. 110, Канас 2007.
- ^ Ловетт, Э.О. (1895). «Великие неравенства Юпитера и Сатурна» . Астрономический журнал . 15 : 113. Бибкод : 1895AJ.....15..113L . дои : 10.1086/102265 . hdl : 2027/uva.x004243084 .
- ^ Ланкфорд, Джон (1997). «Астрометрия» . История астрономии: энциклопедия . Тейлор и Фрэнсис . п. 49 . ISBN 0-8153-0322-Х .
- ^ Ковалевский, Жан; Зайдельманн, П. Кеннет (2004). Основы астрометрии . Издательство Кембриджского университета . стр. 2–3. ISBN 0-521-64216-7 .
- ^ Севим Текели (1997). «Таки ад-Дин» . Энциклопедия истории науки, техники и медицины в незападных культурах . Академическое издательство Kluwer . ISBN 0-7923-4066-3 .
- ^ Хиггинс, Уильям (1871–1872). «О спектре Большой туманности в Орионе и о движении некоторых звезд к Земле или от нее» . Труды Лондонского королевского общества . 20 (142): 379–394. Бибкод : 1872Natur...6..231H . дои : 10.1038/006231a0 . JSTOR 113159 .
- ^ CERN машина для измерения пластин на бумаге USNO StarScan
- ^ Х. Х. Тернер, 1912 г. Большая звездная карта, краткий общий отчет о международном проекте, известном как астрографическая карта (Джон Мюррей)
- ^ Персонал (27 февраля 2019 г.). «Миссия космической астрометрии Hipparcos» . Европейское космическое агентство . Проверено 6 декабря 2007 г.
- ^ Джатан Мехта (2019). «От Гиппарха до Геи» . thewire.in . Проверено 27 января 2020 г.
- ^ Карме Жорди (2019). «Гея: первая 3D-карта Млечного пути» . pourlascience.fr . Проверено 27 января 2020 г.
- ^ Ковалевский, Жан (1995). Современная астрометрия . Берлин; Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 3-540-42380-Х .
- ↑ Nature 462, 705 (2009) 8 декабря 2009 г. два : 10.1038/462705a
- ^ «ЕКА – Космическая наука – Обзор Gaia» .
- ^ «Детская экзопланета, взвешенная Гиппарком и Геей» . 20 августа 2018 года . Проверено 21 августа 2018 г.
- ^ Трухильо, Чедвик; Рабиновиц, Дэвид (1 июня 2007 г.). «Открытие кандидата на внутренний планетоид облака Оорта» (PDF) . Европейское космическое агентство. Архивировано (PDF) из оригинала 26 октября 2007 г. Проверено 6 декабря 2007 г.
- ^ Бритт, Роберт Рой (7 октября 2002 г.). «Открытие: крупнейший объект Солнечной системы со времен Плутона» . SPACE.com . Проверено 6 декабря 2007 г.
- ^ Клавин, Уитни (15 мая 2004 г.). «Тело, похожее на планету, обнаружено на окраинах нашей Солнечной системы» . НАСА . Архивировано из оригинала 30 ноября 2007 года . Проверено 6 декабря 2007 г.
- ^ Ковалевский, Жан (22 января 2002 г.). Современная астрометрия . Springer Science & Business Media. п. 166 . ISBN 978-3-540-42380-5 .
коррекция ошибок астрометрии.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ковалевский, Жан; Зайдельман, П. Кеннет (2004). Основы астрометрии . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-64216-7 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Руководство MPC по малой астрометрии тела
- Отдел астрометрии Военно-морской обсерватории США.
- Астрометрический каталог USNO и сопутствующие продукты, заархивированные 26 августа 2015 г. в Wayback Machine.
- «Зал точной астрометрии» . Факультет астрономии Университета Вирджинии. Архивировано из оригинала 26 августа 2006 г. Проверено 10 августа 2006 г.
- SuperNOVAS для C/C++. Библиотека высокоточной астрометрии
- На окраинах нашей Солнечной системы обнаружено тело, похожее на планету (15 марта 2004 г.)
- Домашняя страница Майка Брауна в Калифорнийском технологическом институте
- Научная статья с описанием открытия Седны
- Миссия космической астрометрии Hipparcos — на ЕКА
Экзопланеты |
|---|
