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
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 |
|
» |
||
|
|
2л |
|||
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' (с |
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 |