Равноденствие (небесные координаты)

В астрономии равноденствием называется одно из двух мест на небесной сфере , в котором эклиптика пересекает небесный экватор . ^[1]^[2]^[3] два Хотя таких пересечений , точка равноденствия, связанная с , Солнца восходящим узлом используется в качестве условного начала небесных систем координат и называется просто «равноденствием». В отличие от обычного использования весеннего/весеннего и осеннего равноденствия, равноденствие в небесной системе координат представляет собой направление в пространстве, а не момент времени.

В цикле продолжительностью около 25 800 лет точка равноденствия перемещается на запад относительно небесной сферы из-за возмущающих сил ; поэтому, чтобы определить систему координат, необходимо указать дату, для которой выбрано равноденствие. Эту дату не следует путать с эпохой . Астрономические объекты демонстрируют реальные движения, такие как орбитальное и собственное движение , а эпоха определяет дату, к которой применимо положение объекта. Следовательно, для полной спецификации координат астрономического объекта требуется как дата равноденствия, так и эпоха. ^[4]

В настоящее время используются стандартное равноденствие и эпоха — J2000.0, то есть 1 января 2000 года в 12:00 по тихоокеанскому времени . Приставка «J» указывает на то, что это юлианская эпоха. Предыдущим стандартным равноденствием и эпохой был B1950.0, с префиксом «B», указывающим, что это была бесселева эпоха. До 1984 года использовались бесселевские равноденствия и эпохи. С этого времени стали использоваться юлианские равноденствия и эпохи. ^[5]

Движение равноденствия

Равноденствие перемещается в том смысле, что с течением времени оно находится в другом месте по отношению к далеким звездам. Следовательно, в звездных каталогах на протяжении многих лет, даже на протяжении нескольких десятилетий, будут перечисляться разные эфемериды . ^[6] Это происходит из-за прецессии и нутации, которые можно смоделировать, а также из-за других незначительных возмущающих сил, которые могут быть определены только путем наблюдения и поэтому занесены в таблицы в астрономических альманахах.

Прецессия

Прецессия равноденствия была впервые отмечена Гиппархом в 129 г. до н.э., когда он отмечал расположение Спики относительно точки равноденствия и сравнивал его с положением, наблюдаемым Тимохарисом в 273 г. до н.э. ^[7] Это долгосрочное движение с периодом 25 800 лет.

Нутация

Нутация – это колебание плоскости эклиптики. Впервые его наблюдал Джеймс Брэдли как изменение склонения звезд. Брэдли опубликовал это открытие в 1748 году. Поскольку у него не было достаточно точных часов, Брэдли не знал о влиянии нутации на движение точки равноденствия вдоль небесного экватора, хотя в наши дни это более важный аспект нутации. ^[8] Период колебаний нутации составляет 18,6 года.

Равноденствия и эпохи

Бесселевы равноденствия и эпохи

Бесселева эпоха, названная в честь немецкого математика и астронома Фридриха Бесселя (1784–1846), представляет собой эпоху, основанную на бесселевском году продолжительностью 365,242198781 дней, который представляет собой тропический год , измеряемый в точке, где . долгота Солнца составляет ровно 280 градусов °. С 1984 года бесселевские равноденствия и эпохи были заменены юлианскими равноденствиями и эпохами . Текущее стандартное равноденствие и эпоха — J2000.0 , которая является юлианской эпохой.

Бесселевы эпохи рассчитываются по формуле:

B = 1900,0 + ( юлианская дата − 2415020,31352) / 365,242198781

Предыдущим стандартным равноденствием и эпохой были B1950.0 , эпоха Бесселя.

Поскольку прямое восхождение и склонение звезд постоянно меняются из-за прецессии , астрономы всегда уточняют их применительно к определенному равноденствию. Исторически используемые бесселевские равноденствия включают B1875.0, B1900.0, B1925.0 и B1950.0. Официальные границы созвездия были определены в 1930 году с использованием B1875.0.

Юлианские равноденствия и эпохи

Юлианская эпоха — это эпоха, основанная на юлианских годах продолжительностью ровно 365,25 дней. С 1984 года юлианские эпохи используются вместо более ранних бесселевых эпох.

Юлианские эпохи рассчитываются по формуле:

J = 2000,0 + ( юлианская дата − 2451545,0)/365,25

В настоящее время используются стандартное равноденствие и эпоха — J2000.0 , что соответствует 1 января 2000 года, 12:00 земного времени .

Дж2000.0

Эпоха J2000.0 соответствует точно юлианской дате 2451545.0 TT ( земное время ), или 1 января 2000 года, полдень TT. Это эквивалентно 1 января 2000 г., 11:59:27,816 TAI или 1 января 2000 г., 11:58:55,816 UTC .

Поскольку прямое восхождение и склонение звезд постоянно меняются из-за прецессии (а для относительно близких звезд из-за собственного движения ), астрономы всегда уточняют их применительно к определенной эпохе. Более ранней эпохой, которая использовалась стандартно, была эпоха B1950.0 .

Когда средний экватор и равноденствие J2000 используются для определения небесной системы отсчета, эта система также может обозначаться координатами J2000 или просто J2000. Это отличается от Международной системы небесной отсчета (ICRS): средний экватор и равноденствие в точке J2000.0 отличаются от ICRS и имеют меньшую точность, но согласуются с ICRS в отношении ограниченной точности первой. Использование «средних» местоположений означает, что нутация усреднена или опущена. Это означает, что Северный полюс вращения Земли не совсем указывает на небесный полюс J2000 в эпоху J2000.0; истинный полюс эпохи отклоняется от среднего. Те же различия относятся и к равноденствию. ^[9]

Буква «J» в префиксе указывает на то, что это юлианское равноденствие или эпоха, а не бесселевское равноденствие или эпоха.

Равноденствие даты

Существует особое значение выражения « равноденствие (и эклиптика/экватор) даты ». Эта система отсчета определяется положениями эклиптики и небесного экватора на дату/эпоху, в которую указывается положение чего-то еще (обычно объекта Солнечной системы). ^[10]

Другие равноденствия и соответствующие им эпохи

Другие используемые равноденствия и эпохи включают:

Боннское исследование, начатое Фридрихом Вильгельмом Августом Аргеландером, использует B1855.0.
В каталоге Генри Дрейпера используется B1900.0.
Границы созвездий были определены в 1930 году по линиям прямого восхождения и склонения для эпохи B1875.0.
Иногда использовались нестандартные точки равноденствия, например B1925.0 и B1970.0.
В каталоге Hipparcos используется система координат Международной небесной системы координат (ICRS). ^{[ нужны разъяснения ]} равноденствие J2000.0), но использует эпоху J1991.25. Для объектов со значительным собственным движением предположение, что эпоха — J2000.0, приводит к большой ошибке положения. Предположение, что равноденствие приходится на J1991.25, приводит к большой ошибке почти для всех объектов. ^[11]

Эпохи и равноденствия для орбитальных элементов обычно указываются в земном времени в нескольких различных форматах, в том числе:

Григорианская дата в 24-часовом формате: 1 января 2000 г., 12:00 по тихоокеанскому времени.
Григорианская дата с дробным днем: 1,5 января 2000 г.
Юлианский день с дробным днем: JDT 2451545.0.
НАСА / НОРАД Двухстрочный формат элементов с дробным днем: 00001.50000000.

Сидерическое время и уравнение равноденствий

Сидерическое время – это часовой угол равноденствия. Однако есть два типа: если используется среднее равноденствие (то, которое включает только прецессию), оно называется средним звездным временем; если используется истинное равноденствие (фактическое местоположение равноденствия в данный момент), это называется видимым звездным временем. Разница между этими двумя величинами известна как уравнение равноденствий и занесена в таблицу в Астрономическом альманахе . ^[12]

Связанное с этим понятие известно как уравнение начал, которое представляет собой длину дуги между Небесным Промежуточным Началом и равноденствием. Альтернативно, уравнение происхождения представляет собой разницу между углом вращения Земли и видимым звездным временем в Гринвиче.

Уменьшение роли равноденствия в астрономии

В современной астрономии значение эклиптики и равноденствия уменьшается по мере необходимости или даже удобных справочных понятий. (Однако равноденствие по-прежнему важно в обычном гражданском использовании при определении времен года.) Это происходит по нескольким причинам. Одна из важных причин заключается в том, что трудно точно определить, что такое эклиптика, и в литературе по этому поводу даже существует некоторая путаница. ^[13] Должен ли он быть сосредоточен в центре масс Земли или в барицентре Земли и Луны?

Также с введением Международной небесной системы отсчета все объекты, близкие и далекие, принципиально привязываются к большой системе координат, основанной на очень удаленных фиксированных радиоисточниках, а выбор начала координат является произвольным и определяется для удобства решения задачи на рука. В астрономии не существует серьезных проблем, связанных с определением эклиптики и равноденствия. ^[14]

Ссылки

^ Астрономический альманах на 2019 год . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США. 2018. с. М6. ISBN 978-0-7077-41925 .
^ Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 31. ISBN 978-0-7503-0886-1 .
^ «Номенклатура МАС по фундаментальной астрономии» . Парижская обсерватория . 2007 . Проверено 23 декабря 2018 г.
^ Зайдельманн, П. Кенне, изд. (1998). Пояснительное приложение к Астрономическому альманаху . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. п. 12. ISBN 978-0-935702-68-2 .
^ Монтенбрук, Оливер; Пфлегер, Томас (2005). Астрономия на персональном компьютере, с. 20 (исправленное 3-е издание 4-го изд.). ISBN 9783540672210 . Проверено 23 января 2019 г.
^ Чартран, Марк Р. (1991). Путеводитель Общества Одюбона по ночному небу . Нью-Йорк: Альфред А. Кнопф. п. 53. Бибкод : 1991asfg.book.....C . ISBN 978-0-679-40852-9 .
^ Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 71. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .
^ Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 72. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .
^ Хилтон, Дж.Л.; Хоэнкерк, Калифорния (2004). «Матрица вращения от среднего динамического экватора и равноденствия в J2000.0 к ICRS» . Астрономия и астрофизика . 413 (2): 765–770. Бибкод : 2004A&A...413..765H . дои : 10.1051/0004-6361:20031552 .
^ Зайдельманн, ПК; Ковалевский, Ю. (сентябрь 2002 г.). «Применение новых концепций и определений (ICRS, CIP и CEO) в фундаментальной астрономии» . Астрономия и астрофизика . 392 (1): 341–351. Бибкод : 2002A&A...392..341S . дои : 10.1051/0004-6361:20020931 . ISSN 0004-6361 .
^ Перриман, MAC; и др. (1997). «Каталог Гиппархов». Астрономия и астрофизика . 323 : L49–L52. Бибкод : 1997A&A...323L..49P .
^ Астрономический альманах на 2019 год . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США. 2018. с. Б21–Б24, М16. ISBN 978-0-7077-41925 .
^ Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 74. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .
^ Капитан, Н.; Соффель, М. (2015). «Об определении и использовании эклиптики в современной астрономии». Материалы Journées 2014 «Systèmes de référence пространственно-временные»: последние разработки и перспективы наземной и космической астрометрии . стр. 61–64. arXiv : 1501.05534 . ISBN 978-5-9651-0873-2 .

Внешние ссылки

Небесная система координат, ЮТК

[aa2019-1] Астрономический альманах на 2019 год . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США. 2018. с. М6. ISBN 978-0-7077-41925 .

[2] Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 31. ISBN 978-0-7503-0886-1 .

[3] «Номенклатура МАС по фундаментальной астрономии» . Парижская обсерватория . 2007 . Проверено 23 декабря 2018 г.

[4] Зайдельманн, П. Кенне, изд. (1998). Пояснительное приложение к Астрономическому альманаху . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. п. 12. ISBN 978-0-935702-68-2 .

[Equinoccicc-5] Монтенбрук, Оливер; Пфлегер, Томас (2005). Астрономия на персональном компьютере, с. 20 (исправленное 3-е издание 4-го изд.). ISBN 9783540672210 . Проверено 23 января 2019 г.

[6] Чартран, Марк Р. (1991). Путеводитель Общества Одюбона по ночному небу . Нью-Йорк: Альфред А. Кнопф. п. 53. Бибкод : 1991asfg.book.....C . ISBN 978-0-679-40852-9 .

[7] Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 71. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .

[8] Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 72. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .

[Equinoj2000-9] Хилтон, Дж.Л.; Хоэнкерк, Калифорния (2004). «Матрица вращения от среднего динамического экватора и равноденствия в J2000.0 к ICRS» . Астрономия и астрофизика . 413 (2): 765–770. Бибкод : 2004A&A...413..765H . дои : 10.1051/0004-6361:20031552 .

[10] Зайдельманн, ПК; Ковалевский, Ю. (сентябрь 2002 г.). «Применение новых концепций и определений (ICRS, CIP и CEO) в фундаментальной астрономии» . Астрономия и астрофизика . 392 (1): 341–351. Бибкод : 2002A&A...392..341S . дои : 10.1051/0004-6361:20020931 . ISSN 0004-6361 .

[11] Перриман, MAC; и др. (1997). «Каталог Гиппархов». Астрономия и астрофизика . 323 : L49–L52. Бибкод : 1997A&A...323L..49P .

[12] Астрономический альманах на 2019 год . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США. 2018. с. Б21–Б24, М16. ISBN 978-0-7077-41925 .

[13] Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . Нью-Йорк: Группа Тейлора и Фрэнсиса. п. 74. ИСБН 978-0-7503-0886-1 .

[14] Капитан, Н.; Соффель, М. (2015). «Об определении и использовании эклиптики в современной астрономии». Материалы Journées 2014 «Systèmes de référence пространственно-временные»: последние разработки и перспективы наземной и космической астрометрии . стр. 61–64. arXiv : 1501.05534 . ISBN 978-5-9651-0873-2 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]