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

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

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 = ^ 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