Astronet > Sistemy koordinat v astronomii

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Sistemy koordinat v astronomii.

M.V.Sazhin

Vvedenie

Astronomiya - odna iz samyh drevnih nauk, naryadu s medicinoi i geometriei, ona rodilas' ochen' davno. Pomimo sozercaniya velichestvennoi kartiny zvezdnogo neba drevnie lyudi veli nablyudeniya dvizheniya zvezd s chisto prakticheskimi celyami. Po ih dvizheniyu oni nauchilis' opredelyat' vremya - vremya neobhodimoe dlya otpravleniya religioznyh ceremonii i dlya zemledeliya, a takzhe orientirovat'sya na mestnosti. Pozzhe, etot razdel astronomii stal nazyvat'sya pozicionnoi astronomiei. Eshe neskol'ko desyatiletii nazad zvezdnoe nebo ispol'zovalos' v morehodnoi navigacii. Seichas navigaciya na poverhnosti Zemli, osushestvlyaetsya, v osnovnom, po sputnikovym sistemam tipa "GLONAS" (GLObal'naya NAvigacionnaya Sistema) ili "GPS" (ot angliiskoi abreviatury "Global Position System"), hotya chisto astronomicheskie metody i ispol'zuyutsya vremya ot vremeni. Sovremennye navigacionnye sputnikovye sistemy pozvolyayut opredelyat' polozhenie na poverhnosti Zemli s tochnost'yu do santimetrov i sinhronizovat' vremya s tochnost'yu do nanosekund. Vse eto yavlyaetsya materializaciei pravil'no vybrannoi sistemy koordinat i vremeni.

V sovremennoi fizike ukorenilas' ideya ravnopraviya sistem koordinat i ona predstavlyaet seichas odnu iz funlamental'nyh idei. Eta ideya byla vvedena eshe G.Galileem dlya medlennyh dvizhenii, stala odnim iz postulatov klassicheskoi mehaniki, v nashem stoletii eta ideya byla obobshena na skorosti sravnimye so skorost'yu sveta A.Einshteinom i v kachestve uzhe bolee obshego principa otnositel'nosti stala kraeugol'nym kamnem sovremennoi fundamental'noi fiziki.

Tem ne menee ... Na fizicheskih praktikumah, pri eksperimental'nyh rabotah vydelyaetsya odna edinstvennaya sistema koordinat - tak udobnee. Osobenno vazhen vybor pravil'noi sistemy koordinat v astronomii. V nachale nashei ery astronomy svyazyvali osnovnuyu sistemu koordinat s Zemlei. Oni nablyudali dvizhenie zvezd otnositel'no nebesnogo svoda, akkuratno zapisyvaya dannye. Kak sledstvie etogo, nekotorye "bluzhdayushie zvezdy" (pozzhe bylo vyyasneno, chto oni yavlyayutsya planetami Solnechnoi sistemy) dvigalis' otnositel'no nepodvizhnyh zvezd po strannym krivym. Dlya togo, chtoby opisat' eto dvizhenie astronomami proshlyh vekov byli pridumany slozhnye shemy - dvizhenie po epiciklam i differentam. Skazhem srazu, chto esli by astronomy drevnosti postavili v centr mirozdaniya Solnce, a ne Zemlyu, esli by opisali dvizhenie planet po ellipsam, to, kto znaet, vozmozhno zakony tyagoteniya N'yutona byli by otkryty na neskol'ko stoletii ran'she. Opisat' dvizhenie po epiciklam pol'zuyas' prostoi zavisimost'yu sily ot rasstoyaniya, kak eto sdelal N'yuton, bylo nevozmozhno! Ponadobilsya Kopernik, kotoryi pomestil nachalo sistemy koordinat v centr Solnca, ponadobilsya Kepler, kotoryi ustanovil zakony dvizheniya v vide dvizheniya planet po ellipsam, a mnogo let spustya N'yuton, pol'zuyas' etimi zakonami, otkryl zakon vsemirnogo tyagoteniya (shutnik 18 - go veka, Fontenel' pustil po svetu shutku, chto N'yuton otkryl svoi zakony ot togo, chto emu na golovu upalo yabloko, odnako na samom dele eto bylo ne tak). My vidim, chto vybor "nepravil'noi" sistemy koordinat zaderzhal otkrytie zakona vsemirnogo tyagoteniya!

Nauchennye etim opytom astronomy starayutsya vybirat' pravil'nye sistemy koordinat.

Zachem nuzhny sistemy koordinat i schisleniya vremeni, kakim obrazom oni svyazany s fundamental'nymi problemami fiziki i astronomii my rasskazhem v pervom paragrafe, vtoroi paragraf budet posvyashen sisteme hraneniya vremeni i probleme vybora sovremennoi sistemy koordinat. Zaklyuchitel'nyi paragraf budet posvyashen astronomicheskoi sisteme koordinat svyazannoi s odnimi iz samyh dalekih istochnikov izlucheniya nashei Vselennoi - kvazarami.

Absolyutnoe prostranstvo i absolyutnoe vremya v n'yutonovskoi fizike.

Zarozhdenie sovremennoi nauki uhodit svoimi kornyami vglub' drevnego mira. Nauka, kak svod fundamental'nyh zakonov, vpervye poyavilas', veroyatno, v drevnei Grecii. Slovo "Fizika" obyazano svoim proishozhdeniem Aristotelyu - pervomu fiziku, drevnegrecheskomu uchenomu, kotoryi ostavil nam svoi sochineniya, posvyashennye zhivoi i nezhivoi prirode (pravda, k nam ego sochinenie doshlo pod nazvaniem "Metafizika", chem my obyazany odnomu iz ego posledovatelei kotoryi "slegka" otretushiroval tekst uchitelya). V knige ozaglavlennoi "Metafizika" Aristotel', v chastnosti, kasaetsya ponyatiya dvizheniya. V kachestve mery dvizheniya on beret dvizhenie neba - edinstvennogo, nepreryvnogo, odnoobraznogo i vechnogo. Hotya ponyatiya prostranstva, vremeni i dvizheniya v sovremennom smysle etogo slova u Aristotelya ne bylo, tem ne menee ponyatie orientirovaniya na mestnosti i vo vremeni drevnim bylo ne tak uzh i chuzhdo. Skazhem period lunnogo mesyaca i solnechnogo goda v dnyah vavilonskie zhrecy znali s tochnost'yu do pyatogo znaka posle zapyatoi. Etogo trebovali slozhnye religioznye ceremonii, sluzhitelyami kotoryh yavlyalis' zhrecy.

Novaya fizika nachalas' s Dekarta, kotoryi vvel ponyatie sistemy koordinat, Galileya, kotoryi otkryl zakony pryamolineinogo i ravnomernogo dvizheniya, i, konechno, I.N'yutona, sozdavshego sovremennuyu n'yutonovu mehaniku. N'yuton otkryl zakony dinamiki, t.e. nashel i sformuliroval pravila, po kotorym, znaya polozhenie i skorost' tela v odin iz momentov vremeni i znaya summu sil deistvuyushih na telo, mozhno naiti polozhenie tela i skorost' ego dvizheniya v lyuboi posledushii moment vremeni. Sozdannyi im podhod k resheniyu fizicheskih problem posluzhil osnovoi vseh teoreticheskih issledovanii v fizike predydushih treh stoletii. Odin uspeh za drugim na puti poznaniya prirody pozvolil Laplasu gordo zayavit' "daite mne nachal'nye usloviya ( i $\dot q$ v formulirovke klassicheskoi teoreticheskoi mehaniki) dlya vseh chastic i ya predskazhu budushee mira". Tol'ko v nashem veke, posle otkrytiya kvantovoi mehaniki, otkrytiya veroyatnostnoi kartiny mira stalo ponyatno, chto v prirode principial'no prisutstvuet element nepredskazuemosti.

Ponyatie prostranstva - vremeni v n'yutonovskoi fizike tesno svyazano s chuvstvennym vospriyatiem i togo i drugogo. V n'yutonovskoi fizike interpretaciya prostranstvennyh koordinat nekotorogo tela predpolagala nalichie zhestkogo tela otscheta, kotoroe obychno i zadaet sistemu otscheta. Osnovnym svoistvom etogo tela bylo to, chto ono ne ispytyvaet nikakih izmenenii. Krome etogo tela, neobhodimo bylo takzhe polagat', chto ono nahodit'sya v sostoyanii opredelennogo dvizheniya, t.e. zadaet inercial'nuyu sistemu otscheta. Dlya opredeleniya vremeni mezhdu dvumya sobytiyami neobhodimo imet' determinirovannyi periodicheski povtoryaemyi process (kotoryi v bytu nazyvayut chasami). Chasy prikreplennye k vybrannomu telu otscheta zadayut lokal'noe vremya otnositel'no etoi sistemy otscheta.

Nalichie neskol'kih tel neobhodimo dlya formirovaniya oshusheniya prostranstva. Esli oni ne nahodyatsya v kontakte, to ih mozhno svesti drug s drugom, chto yavlyaetsya osnovoi nashego ponyatiya o prostranstve. V geometrii Evklida prostranstvo igralo kachestvennuyu rol', potomu chto hotya polozhenie tochki (abstraktnogo ponyatiya tela) schitalos' zadannym, ono ne opisyvalos' chislom. Dekart vvel ponyatie rasstoyaniya mezhdu tochkami, vychislyaemogo v trehmernoi sisteme koordinat. Esli odna tochka imeet koordinaty , a vtoraya koordinaty , , , to rasstoyanie mezhdu nimi nahoditsya po teoreme Pifagora obobshennoi na trehmernoe prostranstvo:

$\begin{displaymath} l^2=(x_1-x_2)^2 +(y_1-y_2)^2 +(z_1-z_2)^2. \end{displaymath}$

Pri etom schitaetsya, chto tochki ne dvizhutsya otnositel'no drug druga ili, chto ih koordinaty berutsya v odin i tot zhe moment vremeni.

Obratim vnimanie, chto ponyatie koordinat nekotorogo tela formuliruetsya otnositel'no vybrannoi sistemy koordinat i, sledovatel'no, tela otscheta, zadayushego etu sistemu koordinat, togda kak rasstoyanie mezhdu tochkami ne zavisit ot vybora etoi sistemy. Izuchat' dvizhenie probnyh tel mozhno tol'ko v vybrannoi sisteme koordinat, t.e. otnositel'no tel zadayushih sistemu otscheta. No otnositel'no proizvol'noi sistemy otscheta dazhe prostoe dvizhenie mozhet imet' slozhnyi vid. Naprimer, na vrashayusheisya karuseli dvizhenie katyashegosya sharika budet otlichat'sya ot dvizheniya togo zhe sharika na pokoyusheisya karuseli. V teoreticheskoi mehanike eto svoistvo formuliruetsya kak otsutstvie odnorodnosti i izotropii prostranstva v dannoi sisteme otscheta. Estestvenno, chto voznikaet potrebnost' vybrat' takuyu sistemu otscheta v kotoroi uravneniya mehaniki i resheniya etih uravnenii budut imet' samyi prostoi vid. Okazyvaetsya, chto v n'yutonovoi mehanike vsegda mozhno naiti takuyu sistemu otscheta v kotoroi prostranstvo yavlyaetsya odnorodnym i izotropnym, a vremya - odnorodnym. Eto inercial'naya sistema otscheta.

Bolee togo, sushestvuet beskonechno mnogo inercial'nyh sistem otscheta. Oni otlichayutsya drug ot druga tem, chto mogut dvigat'sya otnositel'no drug druga s postoyannoi skorost'yu. Vo vseh takih sistemah prostranstvo budet odnorodno i izotropno, a vremya - odnorodno. Zakony mehaniki v takih sistemah otscheta budut odinakovy - tak byl sformulirovan princip otnositel'nosti Galileya, kotoryi yavlyaetsya odnim iz osnovnyh principov mehaniki.

Zametim srazu, chto etot princip vydelyaet v kachestve isklyuchitel'nyh kakuyu - libo inercial'nuyu sistemu otscheta i sistemy ravnomerno dvigayushiesya otnositel'no vybrannoi inercial'noi sistemy otscheta. Preobrazovaniya koordinat ot odnoi sistemy k drugoi proizvoditsya preobrazovaniem Galileya, prichem schitaetsya, chto temp izmeneniya vremeni v obeih sistemah koordinat odinakov.

Osnovnoi postulat n'yutonovoi mehaniki zaklyuchaetsya v tom, chto vozmozhno opredelenie edinogo vremeni dlya vsego prostranstva, a znachit i opredelenie rasstoyanii i dvizheniya tel otnositel'no sistemy koordinat. A.Einshtein v stat'e "Mehanika N'yutona i ee vliyanie na formirovanie teoreticheskoi fiziki" pisal: " Osnovnye principy N'yutona byli s logicheskoi tochki zreniya stol' udovletvoritel'nymi, chto impul's k ih obnovleniyu mog vozniknut' tol'ko pod vliyaniem opyta." i eshe... "Hotya vsyudu zametno stremlenie N'yutona predstavit' svoyu sistemu kak neobhodimo vytekayushuyu iz opyta i vvodit' kak mozhno men'she ponyatii, ne svyazannyh neposredstvenno s opytom, on tem ne menee vvodit ponyatie absolyutnogo prostranstva i absolyutnogo vremeni".... "Imenno v etom punkte N'yuton osobenno posledovatelen.".... "N'yuton ponimal, chto ego zakony mogut imet' smysl tol'ko esli prostranstvo obladaet fizicheskoi real'nost'yu v toi zhe mere, kak material'nye tochki i rasstoyaniya mezhdu nimi."

Posle sozdaniya Maksvellom teorii elektromagnetizma, posle togo, kak voznikla novaya fizicheskaya koncepciya polya, v kotorom vzaimodeistvie peredaetsya s konechnoi skorost'yu (skorost'yu sveta) voznikli pobuditel'nye prichiny diktuemye opytom dlya izmeneniya osnovnyh vzglyadov na prostranstvo i vremya.

Prostranstvo - vremya v relyativistskoi fizike.

V teorii otnositel'nosti vybor sistemy zavisit ot prisutstviya tel i ih dvizheniya, kotoroe neobhodimo opisyvat' vnutri vybrannoi sistemy otscheta. Voobshe govorya, v sovremennoi fizike i astronomii net global'noi inercial'noi sistemy otscheta. Mozhno lish' govorit' o tom naskol'ko dannaya global'naya sistema blizka k inercial'noi ili vvodit' lokal'nuyu sistemu otscheta. Odnako principial'naya vozmozhnost' v obshei teorii otnositel'nosti vvesti lokal'nuyu sistemu otscheta nichego ne govorit ob masshtabe inercial'nosti. Etot masshtab mozhet byt'ochen' malen'kim. S prakticheskoi tochki zreniya eto, inogda, ekvivalentno otsutstviyu inercial'noi sistemy otscheta.

Naskol'ko otlichaetsya ravnomernyi hod vremeni v razlichnyh sistemah otscheta svyazannyh dvizhushihsya s obychnymi dlya sovremennogo cheloveka skorostyami? Mozhno li zametit' eto? Pyat'desyat let nazad otvety na eti voprosy byli otricatel'nymi. Chasy, kotorye ispol'zovalo chelovechestvo kak v bytu, tak i v fizicheskih laboratoriyah dlya izmereniya vremeni predstavlyali iz sebya primitivnye mehanicheskie pribory s pogreshnost'yu hoda zachastuyu prevyshayushei sekundu v sutki. Ih tochnost' byla slishkom nizkoi chtoby zametit' relyativistskie effekty v techenii vremeni.

Est' dva osnovnyh relyativistskih effekta, kotorye vliyayut na skorost' hoda vremeni. Pervyi - skorost'. Esli chasy prinadlezhat raznym sistemam otscheta, odna iz kotoryh dvizhetsya otnositel'no vtoroi, to chasy v pervoi sisteme budut idti medlennee. Esli ustanovit' odnovremennost' dvuh chasov v nekotoryi moment vremeni, to tak kak temp techeniya vremeni v dvigayusheisya sisteme budet medlennee, to chasy v nei otstanut. Chem dlinee interval vremeni mezhdu nablyudeniyami chasov, tem znachitel'nee otstayut chasy v dvizhusheisya sisteme otscheta. Skazhem, dlya sovremennogo samoleta, kotoryi letit so skorost'yu zvuka ( $\sim$ 300 m/sek) raznost' hoda chasov za odin chas poleta sostavit $\approx 2$ nanosekundy.

Vtoroi effekt vliyayushii na skorost' hoda - raznost' gravitacionnyh potencialov. Dvoe pokoyushihsya drug otnositel'no druga chasov, nahodyashihsya v raznyh tochkah prostranstva budut idti s raznoi skorost'yu. V tom meste gde sila gravitacii slabee chasy budut idti bystree.

Pust' odni chasy pomesheny na urovne morya, a vtorye pomesheny na goru vysotoi 10 km. Togda vtorye chasy budut idti bystree i raznost' hoda za chas sostavit 3.6 nanosekundy.

Registraciya hoda chasov s takoi tochnost'yu stala vozmozhna, kogda byli sozdany atomnye i vodorodnye chasy obladayushie tochnost'yu hoda ne huzhe chem $10^{-12}$ na protyazhenii primerno odnogo chasa.

Sovremennye chasy znachitel'no tochnee. S ih pomosh'yu fizikam udalos' izmerit' neravnomernost' hoda vremeni v dvuh razlichnyh tochkah prostranstva.

V odnom sluchae eto byl eksperiment provedennyi ital'yanskimi uchenymi. Oni sinhronizovali dvoe chasov. Odni chasy oni ostavili na fizicheskom fakul'tete, a vtorye na gruzovike vyvezli v gory i ustanovili na vysote 3250 metrova nad urovnem morya. Podozhdav 66 dnei oni spustili vtorye chasy i sravnili pokazaniya. Eksperiment pokazal polnoe soglasie s teoriei Einshteina! Chasy, kotorye nahodilis' na gore ushli vpered, chasy, kotorye ostalis' na urovne morya - otstali.

Zatem chetvero identichnyh chasov byli pogruzheny na obychnye samolety i otpravilis' v puteshestvie. Dvoe chasov na vostok, dvoe - na zapad (poskol'ku polnaya skorost' skladyvals' iz skorosti samoleta i skorosti vrasheniya Zemli, to i skorosti chasov otnositel'no inercial'noi sistemy byli razlichny). Posle obleta zemnogo shara chasy vygruzili i sravnili ih pokazaniya. Hotya oshibki izmereniya byli dostatochno veliki ( sobytie proishodilo v 1971 g.) somnenii byt' ne moglo - eksperiment podtverdil predskazaniya teorii otnositel'nosti, podtverdil pravotu A.Einshteina i ustanovil eksperimental'nyi bazis dlya effekta neravnomernosti hoda chasov.

V 1975 g. byl postavlen special'nyi vysokotochnyi eksperiment dlya izmereniya neravnomernosti hoda chasov na samolete, kotoryi letal nad Chizapikskom zalivom (nedaleko ot ust'ya reki Potomak, SShA). Tochnost' hoda chasov k tomu vremeni dostigala $\sim 10^{-14}$ . Samolet letal 15 chasov, za eto vremya chasy na bortu operedili chasy na Zemle iz - za effektov neravnomernosti v izmenyayushemsya gravitacionnom potenciale (samolet nabiral vysotu i snizhalsya), a takzhe neravnomernost' hoda vremeni iz - za dvizheniya sistemy otscheta otnositel'no nepodvizhnyh chasov. Chasy, ostavshiesya na Zemle otschityvali vremya nahodyas' v gravitacionnom pole s bol'shim znacheniem potenciala, chasy, nahodyashiesya na bortu samoleta otschityvali vremya v gravitacionnom pole s men'shim znacheniem gravitacionnogo potenciala. Eta raznost' hoda chasov za 15 chasov poleta dostigla 53 nanosekund. V to zhe vremya chasy, nahodyashiesya na bortu dvigalis' otnositel'no chasov nahodyashihsya na poverhnosti Zemli v pokoe, otstavaya ot nih. Etot effekt byl znachitel'no men'she. Za 15 chasov poleta otstavanie sostavilo vsego 6 nanosekund. Oba effekta v rezul'tate pokazali operezhenie hoda chasov v 47 nanosekund. Tochnost' izmereniya neravnomernosti hoda byla luchshe odnogo procenta! Tak v rezul'tate pryamyh izmerenii byla prodemonstrirovana neodnorodnost' hoda vremeni v raznyh tochkah prostranstva i razlichnyh sistemah koordinat.

Sistemy koordinat v astronomii.

Izuchenie kosmicheskih ob'ektov v toi ili inoi stepeni svyazano s dvumya problemami astronomii - problemoi tochnogo opredeleniya polozheniya nebesnogo tela v opredelennoi sisteme koordinat na zadannyi moment vremeni i problemoi obrabotki nablyudenii etogo ob'ekta.

Dlya resheniya etih zadach nado znat' ne tol'ko zakon dvizheniya nebesnogo ob'ekta, no i zakony po kotorym vybrannaya sistema koordinat menyaet svoyu orientaciyu v prostranstve. Neobhodimo putem podhodyashego preobrazovaniya koordinat naiti sistemu otscheta, v kotoroi uravneniya dvizheniya ob'ekta imeyut naibolee prostuyu formu.

Odna iz osnovnyh problem astrometrii ili pozicionnoi astronomii - naiti naibolee inercial'nuyu sistemu otscheta. Reshayut etu problemu sostavlyaya astronomicheskie katalogi - spisok izbrannyh astronomicheskih ob'ektov (zvezd ili seichas kvazarov) s ih edinymi tochnymi polozheniyami i sobstvennymi dvizheniyami otnesennymi k edinoi sisteme. Astronomicheskie katalogi voploshayut sistemu koordinat na nebesnoi sfere i sohranyayut etu sistemu v techenii nekotorogo vremeni.

Odin iz samyh staryh astronomicheskih katalogov byl sostavlen drevnegrecheskim astronomom Gipparhom (127 g. do R.H.) i soderzhal $\sim$ 1000 zvezd. Naibolee izvestnym katalogom, sostavlennym antichnymi astronomami, yavlyaetsya katalog K. Ptolomeya, on pol'zovalsya shirokoi populyarnost'yu i pereizdavalsya mnogo raz.

Sovremennye katalogi voznikli uzhe v novoe vremya v svyazi s poyavleniem novyh principov nablyudenii i novyh astronomicheskih instrumentov. Tochnost' opredeleniya polozheniya otdel'nyh ob'ektov sovremennyh katalogov dohodit do $\sim$ 100 mikrosekund dugi, ili v terminah bezrazmernyh velichin $\sim 10^{-10}$ . Odnako katalogi ob'ektami kotoryh yavlyayutsya zvezdy nashei Galaktiki ne yavlyayutsya stacionarnymi. Zvezdy dvizhutsya, oni menyayut svoe vidimoe polozhenie na nebesnoi sfere, menyayutsya uglovye rasstoyaniya mezhdu nimi so vremenem - eto yavlyaetsya nedostatkom lyubogo kataloga. Dlya togo chtoby svesti takie yavleniya k minimumu neobhodimo vybirat' kak mozhno bolee dalekie ob'ekty. Grubo govorya, ih ugolovaya skorost' obratno proporcional'na rasstoyaniyu do nih i chem dal'she ob'ekt, tem men'she ego uglovaya skorost'. V kachestve ob'ektov radioastronomicheskih katalogov, naprimer, vybirayut kvazary - naibolee udalennye ob'ekty nashei Vselennoi. Izluchenie etih ob'ektov nablyudayut v radiodiapazone, tak voznikayut radiokatalogi.

Odnako dlya mnogih celei udobnee imet' opticheskie katalogi. Kvazary - ochen' slabye nebesnye ob'ekty. Ih zvezdnaya velichina ne prevyshaet . Napomnim, chto nevooruzhennym glazom chelovek vidit ne zvezdu ne slabee chem . Prihoditsya sostavlyat' katalogi soderzhashie yarkie zvezdy nashei Galaktiki.

Nedavno byli zaversheny raboty nad odnim iz samyh grandioznyh astronomicheskih proektov. Etot proekt nazyvalsya "Karta neba". Chut' - chut' istorii. Chelovechestvo razvivaetsya ochen' bystro, po sravneniyu s astronomicheskimi masshtabami vremeni. Tehnologiya, v chastnosti tehnologiya astronomicheskih nablyudenii, modificiruetsya tozhe ochen' bystro. Fotografiya, k kotoroi chelovechestvo uzhe privyklo, a koe v kakih oblastyah fotografiya stala smenyat'sya uzhe cifrovymi metodami zapisi videoinformacii, na samom dele izobretenie nedavnee. V astronomiyu fotograficheskii metod prochno pronik tol'ko v proshlom veke. Tochnee, k seredine XIX veka stalo ponyatno, chto fotoplastinki (ne fotoplenki! Ih togda ne znali) mogut s uspehom ispol'zovat'sya v astrometricheskih izmereniyah. Na fotoplastinkah mozhno bylo odnovremenno zafiksirovat' polozheniya vseh dostatochno yarkih zvezd na ploshadke razmerom v neskol'ko gradusov. Dva astronoma iz Parizhskoi observatorii Pol' i Prosper Anri izgotovili pribor (teleskop), pozzhe nazvannyi "normal'nym astrografom". Na nem mozhno bylo za chas ekspozicii poluchit' izobrazhenie neba, soderzhashee vse zvezdy vplot' do na ploshadke $2^{\circ}\times 2^{\circ}$ .

Posle uspeha pervyh eksperimentov, D.Gill - direktor observatorii Mysa Dobroi Nadezhdy i A.Mushe - direktor Parizhskoi observatorii vydvinuli proekt polnogo obzora vsego neba fotograficheskim metodom.

Proekt takogo masshtaba mozhno bylo osushestvit' tol'ko mezhdunarodnymi usiliyami. V 1887 g. v Parizhe byl sobran kongress astronomov iz mnogih stran. Svoih predstavitelei prislali vse civilizovannye strany: Rossiya, Franciya, Germaniya, Velikobritaniya, SShA i drugie. Kongress edinoglasno odobril ideyu proekta i raspredelil rabotu.

Pervye izmereniya byli vypolneny uzhe v 1891 g., a pervyi tom s rezul'tatami raboty uvidel svet v 1902 g. V dal'neishem raboty rastyanulis' na mnogie gody. Poslednii iz 254 tomov vyshel v 1964 g. Bylo eksponirovano svyshe 20 000 fotoplastinok.

Posle nastupleniya ery elektronno vychislitel'noi tehniki vstala problema perenosa informacii na elektronnye nositeli informacii. Neobhodimo bylo izmerit' vse fotoplastinki i perenesti ih na magnitnye nositeli informacii.

Za etu rabotu bralis' neodnokratno, pervymi ee popytalis' vypolnit' angliiskie astronomy, zatem amerikanskie, no vse ih popytki po raznym prichinam poterpeli neudachu.

Uspeh soputstvoval rossiiskim astronomam iz Gosudarstvennogo astronomicheskogo instituta im.P.K.Shternberga Moskovskogo gosudarstvennogo Universiteta (GAISh MGU) pod rukovodstvom vydayushegosya rossiiskogo astronoma V. V. Nesterova. S avgusta 1988 g. po fevral' 1990 g. (k stoletiyu nachala rabot po proektu "Karta Neba") rabota po perenosu fotograficheskih dannyh na magnitnye nositeli byla zavershena.

Raboty po etomu proektu vedutsya do sih por. Obrabotka takogo kollosal'nogo massiva informacii, ego osoznanie - eto process dlitel'nyi. Kak govorit'sya, raboty hvatit na neskol'ko pokolenii astronomov. Vpervye v mire poluchen odnorodnyi ryad nablyudenii ohvatyvayushii neskol'ko pokolenii astronomov, dlitel'nost'yu v sto let!

Drugoi astronomicheskii proekt, osushestvlennyi uzhe v nashe vremya - astrometricheskii sputnik v kosmicheskom prostranstve. Eto evropeiskii proekt HIPPARCOS. Etot sputnik izmeril polozheniya polumilliona zvezd s tochnost'yu v neskol'ko millisekund dugi. Takie izmereniya pozvolili opredelit' parallaksy dlya mnogih zvezd, kalibrovat' shkalu rasstoyanii samym nadezhnym metodom - metodom trigonometricheskih parallaksov.

Chto zhe dal'she? Astronomiya priblizhaetsya k estestvennomu predelu astrometricheskoi tochnosti, opredelyaemoi nestacionarnoi kriviznoi nashego prostranstva - vremeni. Sovmestnymi usiliyami astronomy vedushie nazemnye nablyudeniya i kosmicheskie nablyudeniya nadeyutsya dostignut' tochnosti v neskol'ko mikrosekund dugi.

Rossiiskie astronomy vkladyvayut svoi usiliya v mezhdunarodnuyu kooperaciyu. Izuchaetsya predel'naya tochnost' koordinatnyh sistem, svyaz' razlichnyh sistem koordinat mezhdu soboi. Problem, kotorye voznikayut v hode nauchnoi raboty, mnozhestvo. Naprimer: radioteleskop, kotoryi izmeryaet polozheniya radiozvezd ili kvazarov, stoit na Zemle. V poslednie gody stalo izvestno, chto poverhnost' Zemli nestacionarna. Materiki dvizhutsya. Koordinaty punktov na Zemle menyayutsya. Menyayutsya oni ne tol'ko iz-za dvizheniya materikov. Eto - vekovye izmeneniya. est' eshe izmeneniya i drugoi prirody. Pogoda v tom meste, gde ustanovlen teleskop menyaetsya. Davlenie atmosfery "skachet" neravnomerno. Davlenie atmosfery deistvuet na grunt, menyaya ego polozhenie otnositel'no t.n. srednego urovnya. Izmeneniya eti - millimetry (konechno v zavisimosti ot togo, kakaya poroda pod nogami). No eti millimetry vpolne izmerimy sovremennymi sposobami, bolee togo, oni dolzhny uchityvat'sya v processe nablyudenii!

Vse eti problemy privodyat k problemam kolossal'noi slozhnosti. Odnako ih reshenie pozvolit astronomam poluchit' sistemu nebesnyh koordinat s vysokoi tochnost'yu. Millimetrovaya tochnost' izmerenii, poka eshe ne nuzhnaya v bytu, uzhe yavlyaetsya vostrebovannoi fundamental'noi naukoi. Eto obychnyi put' pochti vseh nauchnyh razrabotok. Rekordnye nablyudeniya - ispol'zovanie etih nablyudenii dlya nuzhd nauki, zatem ispol'zovanie ih dlya nuzhd tehnologii (kak pravilo voennogo ili gosudarstvennogo naznacheniya), a zatem i ispol'zovanie ih v bytovyh priborah. Poslednee dostizhenie nauki proshedshee etot put' - sistema GPS, kotoraya pozvolyaet segodnya lyubomu zhelayushemu opredelyat' svoi koordinaty na mestnosti s tochnost'yu do desyatkom metrov, a vskore, vpolne vozmozhno, pozvolit' opredelyat' svoi koordinaty eshe tochnee.

Publikacii s klyuchevymi slovami: sistemy koordinat - astronomicheskie koordinaty - vremya - n'yutonovskaya mehanika - relyativistskaya fizika Publikacii so slovami: sistemy koordinat - astronomicheskie koordinaty - vremya - n'yutonovskaya mehanika - relyativistskaya fizika
Sm. takzhe: "Visokosnuyu sekundu" reshili ne otmenyat' Prezident otmenil v Rossii zimnee vremya. Budet dva dekretnyh chasa? Fullereny: miniatyurnye kosmicheskie kapsuly vremeni Chto bylo do Bol'shogo vzryva i otkuda vzyalos' vremya? Solnechnye chasy dlya Marsa Sfericheskaya astronomiya Isaak N'yuton tolkuet zakony dvizheniya v Solnechnoi sisteme Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce