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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

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

170 ОСНОВНЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ [ГЛ. VIII

В Советском Союзе начиная с 1922 г., издается Астро­ номический Ежегодник СССР, являющийся основным источником всех астрономических сведений для астроно­ мических обсерваторий и астрономо-геодезических поле­ вых работ. В США и Англии издается объединенный Ас­ трономический ежегодник «The Astronomical Ephemeris»,

печатаются ежегодники и в других зарубежных государ­ ствах.

Все числовые данные в Астрономических ежегодниках вычисляются на основе законов теоретической астрономии. Используемые соотношения включают в себя некоторое число констант, называемых астрономическими постоян­ ными. Точность приводимых в Астрономических ежегод­

никах данных в значительной степени зависит от точности принятых значений астрономических постоянных.

Среди большого класса астрономических постоянных, характеризующих размеры, массы, положения и движения небесных тел, имеются такие, которые или всегда остаются постоянными или медленно, как говорят, вековым обра­ зом, изменяются. Примером неизменяющейся астрономи­ ческой постоянной может служить скорость света с, которая в настоящее время определена с очень высокой степенью точности и вполне удовлетворяет требованиям науки, в частности, астрономии. Примером медленно изменяющейся величины является угол наклона эква­

тора

к эклиптике е.

Так, для

1900,0 года

этот

угол

имел

значение е =

23°27'8",26,

а для

1970,0

года

е= 23°26'35",47.

Спомощью астрономических постоянных производится вычисление всех эфемеридных и других таблиц Астрономи­ ческих ежегодников, осуществляется переход от топоцентрических координат светил к геоцентрическим и

гелиоцентрическим, приведение на видимое место, вычис­ ление различного рода специальных эфемерид и решается целый ряд задач как астрономии, так и в области геоде­

зии,

картографии и космонавтики.

В

основном

астрономические постоянные выводятся

из наблюдений,

поэтому точность их численных значений

зависит от точности имеющихся наблюдений, от инстру­ ментов, на которых они получаются, и от применяемых методов. Со временем принятые численные значения астро­ номических постоянных теряют свою точность и требуют


§ 671

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ

171

обновления по результатам новых наблюдений с исполь­ зованием более совершенных инструментов и методов.

Например, среднее расстояние от Земли до Солнца (астрономическая единица) сначала было определено очень грубо, позднее, с применением более точных инструментов и более совершенных методов исследования, оно уточня­ лось, и в настоящее время с помощью радиолокационных методов получено с еще более высокой точностью. То же можно сказать и о других постоянных. Вследствие этого принятые на определенной стадии развития науки астро­ номические постоянные через несколько десятков лет устаревают и требуют обновления.

§ 67. Математические зависимости между астрономическиmi постоянными

Многие астрономические постоянные связаны между собой строгими математическими зависимостями, полу­ ченными на основании соотношений теоретической астро­ номии. Приведем основные зависимости для некоторых постоянных.

1. Произведение постоянной годичной аберрации и суточного параллакса Солнца есть величина постоянная:

 

хя© = Сх.

(61)

Постоянная Сг выражается формулой

 

п

_

2лае (206264,8)2

 

( - 1

-------------------------------- .—

 

 

 

c Ts Y \ — е2

 

где ае — экваториальный радиус Земли,

с — скорость

света, е — эксцентриситет земной орбиты и Т s — звездный год. По последним данным величина Сг равняется 180,245.

Таким образом,

 

 

хя© =

180,245,

где х

и я© выражены в

секундах дуги.

2.

Из предыдущего соотношения можно вывести фор­

мулу, связывающую среднюю орбитальную скорость Зем­ ли Vq и параллакс Солнца я©. По определению, имеем

х = - - • 206264",8

С


172

ОСНОВНЫЕ

АСТРОНОМИЧЕСКИЕ

ПОСТОЯННЫЕ 1ТЛ. VIII

и,

подставляя

выражение для х,

находим

 

 

 

г;0я© = 261,753.

Здесь

v0 выражено в километрах в секунду, а л© в се­

кундах дуги.

 

 

 

3.

Если ввести в формулу (61)

вместо Т 8 среднее суточ­

ное сидерическое движение Земли в радианах в секунду среднего времени и в полученном выражении комбинацию

*^ ~ е* 86400

Я©

заменить равной ей величиной тд — световой астрономи­ ческой единицей, то получим зависимость между парал­ лаксом Солнца, скоростью света и световой астрономи­ ческой единицей

s in 1"

4. Если ввести в формулу (61) среднее суточное дви­ жение Земли и®, то будем иметь

хя©с = аеп@ sec ф (cosec I")2,

или, при числовых значениях постоянных х = 20",496,

л© = 8",794, с = 299792,5-103 и ае = 6378160 м, выра­

жение

 

а2е - = 8471,901.

 

 

5. Если в формулу (61)

подставить вместо ае величину

А л© sin 1", которая

вытекает из определения

параллакса

Солнца, и вместо

1

ввести

sec ф, где

ф — угол

у ^ _ ei

эксцентриситета орбиты Земли (sin

ф = е),

то

получим

формулу

2л А

 

 

 

 

 

 

Л „

 

 

у" — —

sec ф соsec 1 .

 

 

S

6. Произведение параллакса Солнца на корень куби­ ческий из обратной величины массы системы Земля + + Луна, выраженной в долях массы Солнца, есть величина


§ 671

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ

173

постоянная:

2?

где

т= Л/0 + М£

М©

и

С2

n @ s i n l " V / s

/ д е

r у/з

86400 J

' i go

1 + p J ’

 

Величина С2 зависит от массы Луны р (выраженной в

долях массы Земли), среднего суточного движения Земли /г©, ее экваториального радиуса а, ускорения силы тяжести на экваторе £0, а т есть функция некоторых параметров, характеризующих размеры, форму и механические свой­ ства Земли. Используя числовые значения астрономиче­ ских постоянных, входящих в С2, можно найти:

я© у ' 7Г = 607",052.

7.Из соотношений пунктов 1 и 3 можно получить

выражение, связывающее величину массы системы Земля +*Луна, выраженную в долях массы Солнца, и постоянную аберрации х, а именно:

Сг Зхз

т Ci

или

— = 38,20х3.

т

8. Существует зависимость между постоянной прецес­ сии, постоянной нутации, массой Луны и механическим сжатием Земли. Эта зависимость выражается следующими уравнениями:

р1 = Ясозе( р + т ^ г (?)>

N = H R co ss-й 5— .

где Р, Q и R — известные функции элементов лунной и

солнечной орбит, ар, — масса Луны, выраженная в долях

174 ОСНОВНЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ |ГЛ. VIII

массы

Земли. Задавая любые два из неизвестных р г,

N , fx, Н , в этих уравнениях мы однозначно получаем два

других.

Обычно из наблюдений получаются постоянная

прецессии и постоянная нутации, а из уравнений опреде­ ляется масса Луны и механическое сжатие Земли. Под механическим сжатием Земли понимается величина

где А и

С — главные моменты инерции Земли.

 

 

9.

Гауссова постоянная и астрономическая единица

связаны

формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

к = ___ 2яЛ3^_____

 

 

 

 

 

 

 

т8 V &н- u + м

 

 

 

в

которой Т s = 365,256385 ср. солн.

суток,

Е +

М =

=

1 : 354710 (масса

системы Земля + Луна),

s =

1

(мас­

са Солнца), А = 1

(астрономическая

единица).

Сейчас

известны

более точные значения этих

величин,

однако

старое значение к оставляют без изменения, так как оно

положено в основу большинства таблиц теоретической астрономии. Поэтому большая полуось орбиты Земли,

определяемая по

формуле

 

 

 

А О—

кТ / Л' + Е 4- М 2/з

 

о

 

»

 

 

при

современных

значениях

указанных величин равна

А 0 =

1,00000023 а.е., т. е. на 34,4 км больше, чем величина

астрономической

единицы.

 

 

Приведенные выше и аналогичные им зависимости служат для согласования полученных из наблюдений значений астрономических постоянных при образовании так называемой системы фундаментальных астрономи­ ческих постоянных.

Рассмотрим принципы определения некоторых астро­ номических постоянных, используемых для редукцион­ ных вычислений, описанных в данной книге.


§ 08]

ФИГУРА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

175

§68. Постоянные, характеризующие фигуру

иразмеры Земли

Допустим, что Земля является эллипсоидом вращения. Для определения экваториального радиуса и наименьшей полуоси земного эллипсоида нужно в разных частях ме­ ридиана, например, в одном случае ближе к экватору Зем­ ли, в другом — ближе к полюсу, измерить по крайней мере две дуги и определить широты в их конечных точках.

Обозначим дугу меридиана между точками А ' и В ' через S ±. Длина элементарного отрезка дуги равна длине

радиуса этой дуги, умноженного на элементарный угол ds = ре?ф. Радиус р меридиана сфероида Земли как функ­

ция геодезической широты фх имеет выражение j

 

(1 — gin2 ф1)3/’ *

Тогда

длина дуги между

точками А ’ (с широтой фх) и

В'

широтой ф^) будет

равна

где а — экваториальный радиус 'Земли, а "е — ее эксцен­

триситет.

Интегрируя это выражение, получим S 1 как функцию от ф1? ф \, а же. Можно таким же путем определить дугу между точками А" и В " и т. д., и в общем случае для дан­

ного меридиана написать такую систему уравнении:

 

 

s i

= /1 (фц Фь а>е),

 

 

 

$2 — / 2 ( ф г ? ф2 >

в)ч

 

 

 

S n

--- i n

(фп*

фп?

Я» б) •

 

В этих

уравнениях

широты

ф15

ф \, ф2, ф'2 • •

•? Фп>фп

в точках А , В,

С, D и т. д.

определяются астрономическим

способом; дуги

S l4 S 2, . .

., S n определяются с помощью

триангуляции.

 

 

 

 

 

 

Чтобы определить неизвестные величины а и е, вообще

говоря,

достаточно произвести измерения двух

дуг, тог­

да система будет состоять из

двух уравнений.

Но для