Файл: Куликов, К. А. Курс сферической астрономии учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
40 |
ЭЛЕМЕНТЫ СФЕРИЧЕСКОЙ ТРИГОНОМЕТРИИ |
|ГЛ. п |
||||
сферического |
треугольника |
РтМ Р , |
применяя |
формулу |
||
(12), |
будем иметь |
|
|
— (360° — Ят )], |
||
(90° — срт ) |
— (90° — ср) = г cos [со |
|||||
или |
|
ф фт |
f |
COS (со “I- ^т)* |
|
|
|
|
|
||||
Если |
принять |
X — г cos |
со |
и у = г sin со, то |
получим |
|
|
ф — фт = я cos %т — у sin Хт. |
(23) |
Здесь Хт — долгота места наблюдения, считаемая к вос току от Гринвича, х, у — координаты мгновенного полю
са (т.е. положения полюса в
|
|
|
момент наблюдения) относи- |
||
У |
|
|
тельно среднего полюса. Эта |
||
|
|
ж * |
формула называется форму |
||
|
|
лой С. К. Костинского. Если |
|||
$ / |
координаты полюса х и у из- |
||||
§1о 1 |
вестны, то для данной долго- |
||||
%/ |
/ |
\ . Iе/ 1 |
ты поправка к широте Дф = |
||
/* |
«э / |
= |
ф — фт вычисляется непо |
||
$ |
SS |
средственно по |
приведенной |
||
выше формуле. |
мгновенного |
||||
М |
|
|
|
Координаты |
|
|
|
полюса х и у определяются |
|||
|
|
|
из |
специально поставленных |
|
|
|
|
наблюдений |
изменяемости |
|
|
|
q |
широты во многих точках на |
||
|
|
|
поверхности Земли. |
||
|
Рис. |
17. |
|
Для наблюдений, произ |
|
серваториях, |
|
водимых на нескольких об |
|||
расположенных на разных долготах, будем |
|||||
иметь ряд |
уравнений: |
|
|
|
|
х cos Хг — у sin |
= |
(ф — фт )! = |
Дфх, |
||
х cos Х2 — у sin Х2 = |
(ф — фт )2 = |
Дф2, |
|||
X cos Хп — у sin Хп = (ф — фт )п = |
Дфп, |
где п равно числу пунктов, а величина Дф представляет со
бой разность между мгновенной широтой ф и средней ши ротой фт , полученной из наблюдений.
Установим теперь зависимость между долготой места наблюдения и положением полюса. Рассмотрим сфериче
§ 13] |
ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОПРАВОК ШИРОТЫ И ДОЛГОТЫ |
41 |
ские треугольники, PMG и P mMG, имеющие общую сто рону MG- Стороны и углы этих треугольников имеют, как
видно из рис. 17, следующие значения:
Р тМ = 90° - |
cpm; Р М = 90° — ср; Z MPG = |
360° - X; |
P mG = 90° - |
фтеС; PG = 90° — Фс; Z M P mG = |
360° - Я т . |
Выразим по теореме косинусов дугу MG из обоих тре
угольников и приравняем их:
sin ф sin фо + cos фcos фс cos (360° — X) =
= в т ф ^ т ф ^ о + cos фт cos фтС cos (360° — Хт).
Обозначим малые изменения координат вследствие пере мещения полюса знаком Д, т. е. положим
ф — Фт = Дф; фС — ФтС = Дфс; X — Хт = АХ'.
Заменяя в предыдущей формуле мгновенные широты и долготы через их средние значения и малые приращения и разлагая затем синусы и косинусы в ряд Тейлора, по лучим, если ограничиться малыми величинами первого порядка,
(sin фт + Дф cos фт ) (sin фт0 + ДфС cos фтС) +
+ (COS фт — Дф Sin фт ) (COS фтС — Дфс sin фт0) (cos>n —
— ДХ' sin Хт ) = sin фт sin фт с + cos фт созфт с cos Хт .
Раскрывая скобки и сохраняя только члены первого порядка малости,^получим
Дф (cos фт sin фто — sin фт cos фт с cos Хт) +
+ Дфс (sin фт cos фтС — cos фт sin фт с cos Хт) =
= AX' cos фт cos фтС sin Хт.
Отсюда
ДX' sin Хт = Дф (tg фт с — tg фт cos Хт) +
+ АфО^Фт — Фтв COsA,m).
На основании формулы (23) имеем'
Дф = х cos Хт — у sin Хт, Дфс = х cos XmG — у sin XmG.
Подставляя значения Дф и Дфс в предыдущее уравнения, после элементарных преобразований получим
AX’ == X — Хт = (х sinXm + у cosХт) tg фт + y t g y mG.
42 |
ЭЛЕМЕНТЫ СФЕРИЧЕСКОЙ ТРИГОНОМЕТРИИ |
[ГЛ. II |
Член у tg cpmc отражает изменение долготы самого Грин
вича вследствие той же причины. Поскольку долгота отсчитывается не от мгновенного Гринвичского меридиа на, а от среднего, то для получения реального изменения долготы точки М (ДЯ) мы должны из АХ' вычесть у tg срт с,
т. е.
АХ = АХ' — у tg <pmG - — {х sin Xт + У cos Хт) tg <pm.
Если разность долгот АХ выражать в часовой мере, то
АХ = ^ (х sin Хт + у cos Хт) tg q>m.
Таким образом, изменение долготы зависит от широты точ ки наблюдения <рт . На экваторе оно стремится к нулю, а на полюсе достигает очень больших величин.
Разности координат, т. е. величины <р — фт и X — Хт
по сравнению с т о ч н о с т ью современных наблюдений представляют собой достаточно заметные величины, имеющие систематический характер. Поэтому при обра ботке первоклассных астрономических наблюдений их нужно учитывать, т. е. результаты наблюдений необхо димо приводить к среднему полюсу и из полученных при наблюдении мгновенных значений широт и долгот опре делять их среднее значение.
Координаты светил, исправленные за движение полю сов Земли, все отнесены к «среднему полюсу» Земли. Этим самым мы закрепляем ось вращения Земли в теле Земли и считаем ее неподвижной.
ПРИМЕРЫ К ГЛАВЕ ВТОРОЙ
Пример б. Вывести формулу для равнобедренного сфериче ского треугольника с углом при основании, равным А.
Р е ш е н и е . Воспользуемся |
формулами, |
выведенными для |
|
общего случая: третьей |
формулой |
группы 4 и |
третьей формулой |
группы 1: |
cos a sin Ъ— sin a cos b cos С, |
||
sin с cos А = |
sin с sin А — sin a sin С.
Применим их к случаю а = Ъи разделим почленно первую на вторую,
cos А |
cos a |
cos a cos С |
= cos а |
1 — cos С \ |
|
si а < |
sin С |
sin С |
sin С ) |
||
|
ПРИМЕРЫ К ГЛАВЕ ВТОРОЙ |
43 |
ИЛИ
- |
sec а , |
sin С |
, |
~ |
|||
|
1 — cos С |
? |
|
- |
С |
|
С |
cos-“2 ~ , |
а 1 — cos С = 2 sin2- 2 - , то |
sin С 1 — cos С
Следовательно,
СС
2sin 2 003 |
2 |
и |
|
Q |
— |
||
2 * |
|||
2sin2 ~4r |
|
|
С
tg А = ctg ~2 ~ sec а.
Пример 7. Определить кратчайшее расстояние между двумя точками на сфере как функцию экваторйальных координат (а, 6), когда одна из точек лежит на экваторе.
Р е ш е н и е . Обозначим координаты точек А (со, di) и В (аг, 0). Применим к сферическому треугольнику А Р пВ , имеющему сто роны Z, (90°— Oi) и 90°, формулу группы (2); будем иметь
cos I — cos (90° — 6i) cos 90° + sin (90° — 6:) sin 90° cos (аг — ot]),
или
cos l — cos 6i cos (a2 — ai).
Пример 8. Решить прямоугольный сферический треугольник,
если гипотенуза а = 83°4'25" и катет Ъ= 142°17'10".
Решение производим по формулам:
|
cos |
С — ctg a tg b, |
sin b = sin a sin Б, |
||
|
cos а = cos b cos с, |
cos С — cos с sin В. |
|||
Вычисление угла С |
Вычисление угла В |
||||
ctg |
а |
0,121480 |
sin |
b |
0,611719 |
tg |
b |
—0,773275 |
sin |
a |
0,992702 |
cos C |
—0,093937 |
sin |
В |
0,616216 |
|
|
C |
95°23'25" |
|
в |
! 141°57'35" |
Вычисление катета с |
Контрольные |
вычисления |
|||
cos a |
0,120594 |
cos с |
—0,152443 |
||
cos |
b |
—0,791075 |
sin |
В |
0,616216 |
cos c |
—0,152443 |
cos c sin |
В |
—0,093937 |
|
|
c |
98°46'07/' |
cos |
С |
—0,093937 |
Расхождение в контрольных вычислениях допустимо на единицу последнего знака, что объясняется неизбежными ошибками округ лений.
44 |
ЭЛЕМЕНТЫ СФЕРИЧЕСКОЙ ТРИГОНОМЕТРИИ |
1 гл . |
Пример 9. Решить косоугольный сферический треугольник, если его стороны имеют значения:
а = 43°4/30"; Ь = 68°17'20"; с = 75°48'10".
Найти углы треугольника А и В. Решение производим по формулам
cos А = cos a cosec Ъcosec с — ctg Ъctg с,
cos В = cos Ъcosec с cosec а — ctg с ctg а,
полученным преобразованием двух первых формул группы (2). Для контроля воспользуемся формулой sin a sin В = sin Ъsin Л.
Р е ш е н и е .
Вычисление угла А |
|
|
||
. |
cos |
а |
0,73 |
0460 |
cosec |
Ъ |
Д,07 |
6356 |
|
|
cosec |
с |
1,03 |
1505 |
cos a cosec Ь cosec с |
0,81 |
1006 |
||
ctg |
Ъ ctg |
с |
0,10 |
0733 |
|
cos |
Л |
0,71 |
0273 |
|
|
А |
44°44'34",4 |
|
Вычисление |
угла |
В |
|
|
|
cos |
Ъ |
0,36 |
9927 |
|
cosec |
с |
1,03 |
1505 |
|
cosec |
а |
1,46 |
4225 |
cos b cosec с cosec а |
0,55 |
8721 |
||
ctg |
с ctg |
а |
0,27 |
0584 |
|
cos |
В |
0,28 |
8137 |
|
cos |
В |
73°15'12",8 |
Вспомогательная схема
ctg |
а |
1,06 |
9558 |
ctg |
b |
0,39 |
8173 |
ctg |
с |
0,25 |
2987 |
Контроль |
|
|
|
|
|
sin |
а |
0,68 |
2955 |
|
sin |
В |
0,95 |
7589 |
sin |
a sin |
В |
0,65 |
6990 |
|
sin |
b |
0,92 |
9061 |
|
sin |
А |
0,70 |
3927 |
sin |
Ъ sin |
А |
0,65 |
6992 |