Барицентрическая небесная система отсчета - Barycentric celestial reference system
В барицентрическая небесная система отсчета (BCRS) - система координат, используемая в астрометрия для определения местоположения и движения астрономических объектов. Он был создан в 2000 г. Международный астрономический союз (IAU), чтобы быть глобальной стандартной системой отсчета для объектов, расположенных за пределами гравитационной окрестности земной шар:[1] планеты, луны и другие тела Солнечной системы, звезды и другие объекты в Млечный Путь Галактика и внегалактические объекты.
В геоцентрическая небесная система отсчета (GCRS), также созданная IAU в 2000 году, представляет собой аналогичную стандартную систему координат, используемую для определения местоположения и движения околоземные объекты, например, спутники.[1]
Эти системы упрощают для ученых и инженеров сбор, совместное использование, сравнение и преобразование точных измерений во всем мире, устанавливая стандарты как измерения, так и методологии, и обеспечивая согласованную структуру операций. В центре внимания BCRS находится астрономия: исследование Солнечная система и вселенная. BCRS - это система, которая в настоящее время используется для выражения позиционных данных в астрономических справочниках, таких как Звездный каталог Hipparcos.
В центре внимания GCRS - навигация спутников Земли и поддерживаемые ими геофизические приложения. Правильное функционирование спутниковая система навигации (GPS) напрямую зависит от точности спутниковых измерений, поддерживаемых GCRS.[2]
Назначение и реализация
BCRS был разработан для поддержки чрезвычайно высокоточных измерений положения и движения, необходимых в астрометрии.[1] Одним из важнейших факторов достижения такой точности является то, как общерелятивистский эффекты определяются и измеряются. Обе системы включают стандарты, обеспечивающие согласованность и легкую сопоставимость полученных результатов. пространство-время координаты среди астрометрических измерений, сделанных во всем мире. Они обеспечивают метрический тензор установить последовательный точка зрения для наблюдений. Стабильность тензора достигается частично за счет стандартизации точки отсчета силы тяжести.
Геоцентрическая система проще, меньше по размеру и включает несколько массивных объектов: эта система координат определяет ее центр как центр массы самой Земли. Барицентрическую систему можно условно представить как находящуюся в центре Солнца, но Солнечная система сложнее. Даже гораздо меньшие планеты оказывают на Солнце гравитационную силу, заставляя его немного менять положение при движении по орбите. Эти сдвиги очень велики по сравнению с точностью измерения, необходимой для астрометрии. Таким образом, BCRS определяет свой центр координат как центр масс всей Солнечной системы, ее барицентр. Эта стабильная точка гравитации помогает минимизировать релятивистские эффекты от любых систем наблюдения в Солнечной системе.
Отношение к другим стандартам
ICRS
Ориентация системы координат BCRS совпадает с ориентацией Международная небесная справочная система (ICRS). Оба центрированы в барицентре Солнечной системы, и оба «указывают» в одном направлении. То есть их оси совпадают с осями Международная небесная система отсчета (ICRF), который был принят МАС в качестве стандарта двумя годами ранее (1998 г.). Мотивация ICRF состоит в том, чтобы определить, что означает «направление» в пространстве, путем фиксации его ориентации по отношению к Небесная сфера, то есть в дальний космос. Если говорить небрежно, он не движется по отношению к звездам и галактикам; он не вращается.
Определить идеальную иммобилизацию направления на практике невозможно, но мы можем подойти гораздо ближе, чем мы можем даже измерить. Чем дальше объект находится, тем меньше кажется, что его направление движется по отношению к нам ( параллакс эффект). Таким образом, ICRF использует очень далекие объекты, находящиеся далеко за пределами нашей галактики, для определения своих ориентиров. Выбранные объекты также излучают радиоволны, которые менее подвержены, чем другие длины волн, заслонению небесным газом перед ними. ICRF принимает координаты для 212 определяющих объектов, в основном квазары, фиксируя свою ориентацию относительно них.
HCRF
В Небесная опорная система Hipparcos (HCRF) была эталонной системой, аналогичной ICRF, но ранее использовавшейся вместе с Hipparcos спутник, который работал с 1989 по 1993 год. звездный параллакс измерения с точностью, превосходящей что-либо другое доступное в то время, таким образом создавая каталог звезд, все еще широко используемый сегодня. Такое обширное картирование еще не было завершено на основе последующего улучшения измерительных возможностей. Тогда с меньшей точностью и при длины оптических волн, ICRS и BCRS также могут быть указаны с помощью HCRF. Это средство, с помощью которого BCRS может использоваться в отношении Звездный каталог Hipparcos.
Преобразование координат
BCRS и GCRS также были спроектированы таким образом, чтобы сделать возможным преобразование их координат между собой и другими системами отсчета, хотя эти преобразования ни в коем случае не являются простыми. Существуют две программные библиотеки утвержденных IAU алгоритмов для управления и преобразования между BCRS и другими справочными системами: Стандарты фундаментальной астрономии (ДИВАН ) системы и Подпрограммы векторной астрометрии военно-морской обсерватории (НОВАС).[1]
Ориентация осей BCRS / ICRS также совпадает с точностью до 0,02 угловая секунда среднего экватора Земли и равноденствия для Пятый фундаментальный каталог (FK5) J2000.0 эпоха.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б c d Каплан, Джордж Х. (20 октября 2005 г.), «Резолюции МАС по астрономическим системам отсчета, шкалам времени и моделям вращения Земли», Циркуляр USNO, Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская обсерватория США, 179, получено 9 июн 2014
- ^ Филиппенко Алексей (2007), «Лекция 58», Понимание Вселенной: Введение в астрономию (DVD), The Great Courses (2-е изд.), Шантильи, Вирджиния, США: The Teaching Company