Файл: Куликов, К. А. Курс сферической астрономии учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

132

ФАКТОРЫ, СМЕЩАЮЩИЕ СИСТЕМУ КООРДИНАТ

[ГЛ. VI

Тау.им образом, скорости изменения прямых восхожде­ ний и склонений будут иметь вид

т = Pi cos е — qx =

Р cos2e — х sin N cosece,

п =

рг sin е =

Р cos е sin е.

Величины т и п

зависят от величины Р , которую можно

рассматривать как постоянную, и от величин е, х и АТ, которые медленно изменяются со временем, вызывая из­ менения т и п .

По принятым в настоящее время данным Андуайе т

и п имеют следующие значения:

 

 

т =

46",08506 + 0",027945 Т +

0",00012

Г ,

п =

20",04685 -0",008533 Т -

0",00037

Т2,

где Т — число тропических столетий

после 1900,0.

 

§ 47. Нутация

 

 

Рассмотрим теперь влияние нутации на прямое вос­ хождение и склонение светил.

Пусть Р 0 — положение среднего, Р п — положение ис­

тинного полюса мира (рис.

41).

Обозначим координаты

 

 

светила

С

относительно

Г--------

среднего

полюса через а 0,

бо

и относительно

истин­

 

 

 

 

ного — через а и б. Ввиду

 

 

того, что расстояние меж­

 

 

ду Р п и Р 0 мало, их взаим­

 

 

ное положение можно рас­

 

 

сматривать в плоской пря­

 

 

моугольной

системе коор­

 

 

динат.

Возьмем

начало

 

 

прямоугольных координат

 

 

в среднем полюсе мира и

 

 

проведем ось#в направле­

 

 

нии

на

точку весеннего

 

Рис

равноденствия, а ось у

 

под

прямым углом

к оси

ния

прямых восхождений.

х в направлении возраста­

Обозначим координаты истин­

ного

полюса относительно среднего через X и Y . Опустим

из точки Р п перпендикуляр Р пК на круг склонений Р 0С.


§ 47]

НУТАЦИЯ

133

За малостью треугольника Р пК Р 0 положим, что

 

Р = Р 0с -

Р пС = (90° - б0) - (90° — 6 ) =

б — б0.

Произведем следующее построение: из истинного полюса Р п опустим перпендикуляр P nD на ось у. Из точки D восставим перпендикуляр D N к кругу склонений Р 0С.

Теперь можно написать

Р 0К = K N + N P 0 = Р п D cos а 0 +

P^D sin а 0,

откуда

cos а 0 +

Y sin

а 0.

6 — б0 = X

Движение истинного

полюса

относительно среднего

(нутация) происходит по часовой стрелке, если рассмат­ ривать его снаружи небесной сферы (см. рис. 38). Оно разлагается на две составляющие:

1. Смещение истинного полюса по дуге большого кру­ га, проходящего через средний полюс экватора и среднюю точку весеннего равноденствия (по оси х).

2. Смещение истинного полюса по дуге большого кру­ га, проходящего через полюс эклиптики и средний полюс экватора (по оси у).

Первое движение, т. е. смещение истинного полюса вдоль оси х, вызывает смещение истинной точки весны от­ носительно средней. Это движение называется нутацией в долготе и обозначается через Дф. Второе, т. е. смещение истинного полюса вдоль оси у , вызывает изменение нак­ лона эклиптики к экватору. Это движение называется ну­ тацией в наклоне и обозначается через Де.

Нетрудно видеть, что X = Дф sin е, где Дф — раз­

ность долгот истинного и среднего полюсов или нутация в долготе, a Y = Де, где Де — изменение наклона экватора

к эклиптике вследствие нутации, или нутация в наклоне. Как первое, так и второе движения очень сложные и представляются целым рядом периодических членов с раз­ личными периодами и амплитудами. Члены, периоды изменения которых меньше одного месяца, называются

короткопериодическими, с большими периодами — долго­ периодическими. Главным из долгопериодических являет­

ся член с периодом 18,6 года.

Теория вращательного движения Земли вокруг своей оси под действием возмущающего влияния Луны и Солн­ ца позволяет выразить координаты истинного полюса


134

ФАКТОРЫ, СМЕЩАЮЩИЕ СИСТЕМУ КООГДИНЛТ

[ ГЛ . VI

относительно среднего формулами:

 

Аф sin 8 = (— б",857 — 0",007Г) sin Q +

 

+ 0",083 sin 2 Q — 0",506 sin 2L® — 0",081 sin 2

 

Д8 =

(+ 9",210 — 0",0017) cos Q — 0",090 cos 2 Q +

 

 

+ 0",551 cos 2L© + 0",088’cos 2

(50)

 

 

где T — время от 1900,0, измеряемое в тропических столе­

тиях, Q — средняя долгота восходящего узла лунной ор­ биты, L@ — средняя долгота Солнца и L ^ — средняя дол­

гота Луны.

г*тгг?

Часто, когда

не требуется вы­

сокая точность, применяют при­ ближенные формулы:

Аф sin 8 = — 67,857 sin Q ,

Ае = + 9",210 cos <Q.

Коэффициент при cos Q в разло­

жении Ае, соответствующий боль­ шой полуоси нутационного эллип­ са, называется постоянной нута­ ции и обозначается буквой N .

Для вывода формулы разности — а 0) построим сферический треугольник, вершинами которого будут полюс мира Р п, полюс эклиптики Пп и светило С. Элементы треугольника обозначены на рис. 42. Нужно "заметить, что в этом треугольнике дуга’ СИп от

движения среднего и истинного полюсов не изменяется;

все остальные

элементы переменные. Применяя к этому

треугольнику формулу

(d)

группы

(17), будем иметь

sin (90° — 6 ) • da

= sin /_

P nCIlndfi

— cos (90° — 6 ) sin (90° +

a) d& + sin (90° — P) cos a dX;

так как CUn =

const, to dp = 0 и

 

cos dda = — sin 6 cos ade +

cos p cos a dX,

или

COS ,3 COS У.

R

 

,

J

da

= -----:—*—

dX — tg o cos a ae,

 

cos о

 

e

 


§ 48] СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКВАТОРИАЛЬНЫХ КООРДИНАТ 135

Но из этого же треугольника, применяя вторую формулу группы (4), получим

cos р cos о = cos е cos б + sin е sin б sin а.

Подставляя найденное выражение в формулу для da,

будем иметь

($.с da = (cos 8 + sin 8 sin a tg 6 ) dX tg 6 cos ads.

Изменение долготы светила dX вследствие нутации

равно нутации в долготе Дф, а величина <ф есть Де.

! Следовательно, заменяя dX и сф на Дф и Де, а также заменяя в формуле влияния нутации на склонение X и Y

на Дф sin е и Де, можно окончательно написать

а а 0 =

Дф (cos 8 + sin

8 sin a 0tg6 0) — Де cos a 0 tg6 0,

6 — б0 =

Дф sine cos a 0 +

Де sin a 0.

Это и есть формулы влияния на экваториальные коор­ динаты нутационного смещения полюса. Они применимы для любых звезд, кроме близполюсных, когда необходимо использовать более строгие формулы.

После учета влияния нутации система координат ока­ зывается связанной со средним полюсом мира. Средний полюс мира, как уже об этом говорилось выше, медленно перемещается среди звезд. Вследствие этого координаты одного и того же светила, полученные в два разных мо­ мента, все еще нельзя сравнивать между собой. Для све­ дения наблюдений к одному моменту нужно взять систему координат для вполне определенного момента и, зная за­ коны векового смещения полюса и точки весеннего равно­ денствия, привести все наблюдения к этой системе. По­ ложение такой системы принято относить к началу так называемого бесселева года, о котором говорилось в § 2 0 .

§ 48. Скорость изменения экваториальных координат из-за прецессии

Рассмотрим предварительно скорость изменения эк­ ваториальных координат, обусловленную смещением по­ люса. Пусть в некоторый момент времени t средний полюс мира занимает на небе положение Р п, а в момент t + At

9

положение Рп, переместившись в направлении точки ве­ сеннего равноденствия (рис. 43). Полюсу Р п соответствует

экватор А А , а полюсу Рп — экватор А 'А '. Обозначим


136

ФАКТОРЫ, СМЕЩАЮЩИЕ СИСТЕМУ КООРДИНАТ [ГЛ. VI

экваториальные координаты светила С относительно

полюса Р п

Рп

через а, 6 , а относительно полюса Рп — через

а ', 6 '. Дугу

DB

примем

за разность (а' — а).

Из узкого

сферического

треугольника DCB,

пользу­

ясь формулой

(13),

получим

^o' sin СВ = (а' — a)sin90°.

Величина СВ может быть

заменена на б. Тогда получим

а' а = о sin 6.

Точно так же, применяя эту же формулу к узкому сфе­

рическому

треугольнику

/

учитывая, что

Рп СРп и

РпС — 90° — б', находим

a cos б' =

РР' sin а.

Так как смещение полюса происходит по кругу склонений в направлении точки весны, то Р пРп = п At, где

п — р гsin е есть

прецессия по склонению.

Значит,

 

 

 

 

__ р пр п sin а

__

w s i n a A f

G

co s б '

~

cos б '

Поэтому разность прямых восхождений а' —а будет равна:

а' — а =

или

а 7 — а __

A t

п s in a s in б

At

cos б 7

п s in a s in б cos б 7

Это есть скорость перемещения точки D по экватору, обус­

ловленная изменением положения на небесной сфере кру­ га склонения вследствие движения среднего полюса к точ­ ке весны. Сложив эту скорость со скоростью точки весны по прямому восхождению, т. е. величиной т = p l cose — qx,