МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Харьковский Национальный Университет
им. В.Н. КАРАЗИНА
Кафедра Астрономии
Курсовая работа
Факультет: Физический
Группа: ФА - 11
Студент: Кажанов В.В.
Харьков – 2003
Содержание
стр.
| 1. Введение |
3 |
| 2. Астрономические постоянные |
3 |
| 3. Очерк развития астрономических эфемерид |
4 |
| 4. История «Астрономического ежегодника СССР» |
6 |
| 5. Заключение |
9 |
| 6. Список литературы |
10 |
Введение
Астрономические ежегодники, в отличие от звёздных каталогов, состоящих из списков звёзд с известными координатами, составленных для одного определённого равноденствия, содержат со всей достижимой в настоящее время точностью эфемериды видимых мест достаточно большого числа звёзд, вычисленные по данным того или иного фундаментального каталога. В ежегодниках приводятся и средние координаты, переведённые на начало того года, для которого составлен ежегодник.
В ежегодниках, кроме координат звёзд, публикуются также эфемериды Солнца, Луны и планет. Для Солнца публикуются экваториальные, эклиптические и прямоугольные координаты, эфемериды планет включают как экваториальные координаты, так и гелиоцентрические прямоугольные координаты.
Также в Астрономическом ежегоднике даются элементы затмений и описание планетных конфигураций, данные о движении и вращении Луны, сведения о восходах и заходах Солнца, Луны и планет и много других сведений, необходимых для теоретических исследований и работ прикладного характера.
Начиная с 1922 г., в Советском Союзе, издавался Астрономический ежегодник СССР, являющийся основным источником всех астрономических сведений для астрономических обсерваторий и астрономо-геодезических полевых работ. В США и Англии издается объединённый Астрономический ежегодник The American Ephemeris and Nautical Almanac; печатаются ежегодники и в других странах.
Астрономические постоянные
Все числовые данные в Астрономических ежегодниках вычисляются на основе законов теоретической астрономии. Используемые соотношения включают в себя некоторое число констант, называемых астрономическими
постоянными
. Точность приводимых в Астрономических ежегодниках 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 образом, меняются. Примером неизменяющейся астрономической постоянной может служить скорость света с
, которая в настоящее время определена с очень высокой степенью точность и вполне удовлетворяет требованиям науки, в частности, астрономии.
С помощью астрономических постоянных производится вычисление всех эфемерид и других таблиц Астрономических ежегодников, реализовывается переход от топоцентрических координат светил к геоцентрическим и гелиоцентрическим, приведение на видимое место звёзд, вычисление различного рода специальных эфемерид и решается целый ряд задач как астрономии, так и в области геодезии, картографии и космонавтики.
Главным образом астрономические постоянные выводятся из наблюдений, поэтому их точность зависит как от времени и количества наблюдений, инструментов, с помощью которых они получаются, так и от применяемых методов.
В частности, 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 уточнялось, и в настоящее время с помощью радиолокационных методов получено с еще более высокой точностью. Вследствие этого принятые на определённой стадии развития науки астрономические постоянные через несколько десятков лет устаревают и требуют обновления.
Очерк развития астрономических эфемерид
Под эфемеридной астрономией подразумевается область астрономической науки, которая занимается вопросами теории и практики предвычисления положений небесных объектов на небесной сфере и в пространстве, а также предсказыванием астрономических явлений, зависящих от взаимного расположения небесных тел, и предвычислением всех обстоятельств, характеризующих ход этих явлений для наземного (или внеземного) наблюдателя.
Уровень адекватности принятой при предвычислении эфемерид пространственно-временной модели можно оценить лишь на основе сравнения теоретических значений эфемеридных величин с наблюдениями, причём получаемые при этом расхождения можно считать обусловленными в значительной мере недостаточной точностью номинальных числовых значений параметров, входящих в теоретические основы предвычислений. Поэтому в круг проблем эфемеридной астрономии также входит исследование всей совокупности астрономических фундаментальных постоянных и параметров, уточнение их числовых значений.
К задачам эфемеридной астрономии относятся также такие важные проблемы, как уточнение фундаментальных постоянных и параметров, связанных с движением небесных тел по их гелиоцентрическим (или геоцентрическим) орбитам и с вращением около оси, на основе анализа рядов астрономических наблюдений. Конечно, необходимо с самого начала выделить в особую группу астрономические эфемериды, дающие предвычислённые значения определённых астрофизических параметров, например, такие, как ежегодник «Rocznik Astonomiczny Observatorium Krakowskiego», публикующий моменты и звёздные величины максимумов и минимумов блеска переменных звёзд.
В результате расширения круга задач экспериментальной астрономии и космонавтики появляется необходимость создания более подробных эфемерид для астрономических наблюдений как с поверхности Земли, так и внеземных. Безусловно, что современная стадия развития достигнута в результате длительного эволюционного процесса, отражающего прогресс производительных сил, технологии и науки человеческого общества в целом.
С основаним морского флота в России в начале XVIII в. возникла необходимость создания астрономических эфемерид для мореплавания. Специально для мореплавателей была предназначена «Таблица склонения солнечного на предлежащие лета», помещённая в знаменитой «Арифметике» Леонтия Магницкого, преподавателя «Навигацкой» школы.
В 1722 г. были созданы «Таблицы горизонтальные северные и южные широты восхождения Солнца», содержавшие решение некоторых навигационных задач, таблицы географических широт, таблицы склонений Солнца на 1720 – 1741 гг.
В 1744 г. адмирал Мордвинов издал «Каталог мореплавателям, содержащий таблицы к знанию о движениях Солнца, Луны и звёзд»; в этом навигационном пособии эфемериды были даны на 4 года. «Каталог» Мордвинова был снова издан в 1764 г. под названием «Бугерово новое сочинение о навигации», и составленным Кургановым «Пополнением бургеровой науки мореплавания», изданным в 1790 г., служил морякам в качестве морского астрономического ежегодника почти полвека. В 1807 г. по инициативе Гамалея Адмиралтейский департамент начал ежегодное издание «Таблиц, показующих склонение и прямое восхождение Солнца на полдень каждых суток», дополнявших его «Теорию и практику кораблевождения».
С 1814 г. Адмиралтейским департаментом начал издавать морской астрономический ежегодник под названием «Морской месяцеслов», составлением выпусков которого до 1827 г. был Шуберт, заведовавший астрономической обсерваторией в Николаеве и Крондштадте. С 1828 по 1834 г. «Морской месяцеслов» составлялся под руководством Вишневского, с 1835 по 1850 г. – под руководством адмирала Зелёного, приемником которого в издании «Морского месяцеслова» по 1855 г. был Кашинцев. В последние годы «Морской месяцеслов» содержал обширный материал с довольно высокой точностью
С 1856 г. в применение вошёл английский «Nautical Almanac», к которому составлялись «Руководства к употреблению английского морского месяцеслова, известного под названием «Nautical Almanac»». [1]
История «Астрономического ежегодника СССР»
На четвёртом заседании Первого Всероссийского астрономического съезда, созванного в Петрограде в апреле 1917 г. проф. П.М.Горшковым в докладе была высказана идея создания отечественных эфемерид. Однако реализация его предложения «об издании в России Русского астрономического календаря по типу лучших заграничных календарей» и об основании в России специального астрономического института, который «... должен заняться разработкой теоретических вопросов в области Небесной механики и Теоретической астрономии ..., а также ведать печатанием всех этих трудов и изданием Русского астрономического календаря» задержалось до весны 1919 г. К этому времени из-за гражданской войны и блокады страны Антантой доступ в Советскую Россию зарубежных астрономических ежегодников «Nautical Almanac» и «Connaissance des Temps» прекратилась. Особая «Инструкция к временному употреблению в 1919 г. для целей кораблевождения сокращённого и полного астрономических календарей «Nautical Almanac», изданных на 1918 и другие годы», разработанная В.В.Каврайским и выпущенная Гидрографическим управлением, не могла удовлетворять в течение продолжительного времени потребностям морского флота и астрономо-геодезических учреждений. Вследствие этого перед Государственным вычислительным институтом, созданным в 1919 г. Б.В.Нумеровым, сразу же была поставлена сложная и ответственная задача по вычислению и изданию в кратчайший срок основных астрономических эфемерид на 1921 г. Первый этап этой большой работы был успешно выполнен в 1920 г.: было издано семь отдельных «Выпусков», содержавших эфемериды Солнца, Луны и планет, средние и видимые места звезд, таблицы для вычисления бесселевых (редукционных) величин, сведения о затмениях Солнца и Луны на 1921 г.
Первый том «Русского астрономического ежегодника на 1922 год» вышел в свет в декабре 1921 г. Начиная с «Астрономического ежегодника на 1925 год» в соответствии с международными соглашениями в качестве аргумента эфемерид было принято всемирное время, UT.
Из-за задержек, связанных с получением части эфемеридных материалов от зарубежных учреждений, а также в связи с длительной подготовки к печатанию «Астрономический Ежегодник» выходил в свет лишь за несколько дней до начала календарного года его действия. В сентябре 1937 г. Ученым советом Астрономического института было принято решение об организации в Институте самостоятельных вычислений всех публикуемых эфемерид. Применение счётно-аналитических машин к астрономическим вычислениям позволило в течение 1938 – 1939 гг. вычислить все эфемериды для «Астрономического Ежегодника СССР на 1941 год» и выпустить его в сентябре 1940 г.
«Астрономический Ежегодник СССР на 1942 год» был выпущен в свет в июне 1941 г. и составлен в основном по прежней программе, за исключением раздела «Звезды»: все положения звёзд были переведены на систему фундаментального каталога FK3.
Подготовка, составление и печать «Ежегодника на 1943 год» проходило в тяжелейших условиях военного времени и блокады Ленинграда. Составление же выпусков «Ежегодника» на 1944 – 1946 гг. выполнялось по прежним программам группой сотрудников Института в эвакуации в Казани.
Использование счетно-аналитических машин позволило вычислять эфемериды сразу на несколько лет вперёд и издавать «Астрономический Ежегодник СССР» за три года до начала соответствующего календарного года действия.
В декабре 1952 г. Институт созвал третье совещание, наметившие основные направления дальнейшей работы по составлению астрономических эфемерид в соответствии с решениями Парижской конференции по астрономическим постоянным 1950 г., а также VII и VIII Генеральных ассамблей МАС. Все эти решения были воплощены в «Астрономическом ежегоднике на 1960 год», изданном под руководством Д.К. Куликова и В.Ф. Проскурина. Начиная с этого выпуска «Ежегодника» основным аргументом фундаментальных эфемерид стало эфемеридное время ЕТ, была возобновлена публикация эфемериды лунного кратера Mösting А.Эфемерида Луны была переведена на чисто гравитационную основу в соответствии с «Improved Lunar Ephemeries» Эккерта и др. Основой вычисления эфемерид внешних планет стали прямоугольные гелиоцентрические экваториальные координаты этих планет, полученные численным интегрированием системы дифференциальных уравнений движения. Вычисления нутационных поправок были проведены по новой теории Вуларда. Кроме того, выпуски «Ежегодника» были существенно дополнены включением эфемерид для астрофизических наблюдений Солнца, Луны и планет. [1]
Начиная с выпуска «Ежегодника на 1962 год» все положения звёзд были переведены в соответствии с решением Комиссии 4 МАС, принятым в августе 1961 г., на систему фундаментального каталога FK4.
Новые радикальные изменения в теоретической основе фундаментальных эфемерид «Астрономического Ежегодника СССР» произошли в связи с принятием в 1964 г. XII Генеральной ассамблеей МАС новой системы астрономических постоянных МАС. Переход на эту систему постоянных был начат с выпуска «Ежегодника» на 1968 г. С этой целью были подготовлены и выпущены специальные «Приложения к Астрономическому Ежегоднику СССР» на 1969, 1970 и 1971 гг., в которых публиковались аналитические выражения соответствующих поправок к эфемеридным величинам, а также таблицы их числовых значений.
Значительный прогресс в методике вычисления астрономических эфемерид для «Астрономического Ежегодника СССР» связан с развитием электронной быстродействующей вычислительной техники. Большие заслуги в деле внедрения новых вычислительных методов и ЭВМ в практику астрономических вычислений принадлежат Д.К. Куликову и его ученикам.
Небывалые до того времени возможности современных вычислительных средств и методов позволили дополнить традиционные эфемериды «Астрономического Ежегодника СССР» новыми данными – численно согласованными на трёхлетних интервалах времени прямоугольными координатами и компонентами скоростей Солнца, Луны, и больших планет, необходимыми для подготовки и успешного осуществления космических экспериментов.
Согласно рекомендациям, принятым на XVI и XVII Генеральных ассамблеях Международного астрономического союза (МАС) в Гренобле в 1976 г. и в Монреале в 1979 г., в Астрономическом ежегоднике СССР начиная с выпуска на 1986 г. в качестве основного аргумента видимых гелиоцентрических эфемерид
вместо ранее употребляющегося аргумента «эфемеридное время»
ЕТ был введён аргумент «земное динамическое время
» TDT. Шкала «эфемеридное время», имевшая смысл шкалы равномерного времени ньютоновской динамики и определявшая аргумент дифференциальных уравнений всех гравитационных теорий движения тел Солнечной системы в ньютоновсом приближении, была заменена теперь шкалой «барицентрическое динамическое время» TDB.
В Астрономическом ежегоднике СССР начиная с выпуска на 1986 г. была принята стандартная эпоха J2000.0 в соответствии с резолюцией МАС о введении новой стандартной эпохи. Новая стандартная эпоха отстоит точно на одно юлианское столетие от фундаментальной эпохи 1900, январь 0,12h
ЕТ, принятой ранее в планетных теориях Ньюкома.
Значительный прогресс в методике вычисления астрономических эфемерид для «Астрономического Ежегодника СССР» связан с развитием электронной быстродействующей вычислительной техники.
Заключение
Из истории астрономических эфемерид видно, насколько велико значение астрономических ежегодников и для науки, и для её практических приложений. Именно астрономические ежегодники в каждый момент времени фиксируют пространственно-временную систему отсчёта, лежащую в основе астрономии и всех естественных наук, соприкасающихся через её посредство с изменениями пространства и времени.
Астрономические ежегодники сделали большой вклад в историю развития науки. С их помощью облегчается решение целого ряда задач как в астрономии, так и в областях геодезии, картографии и других областях науки. До определённого развития науки и техники Астрономические ежегодники и сборники эфемерид служили мореплавателям для навигации и кораблевождения, решая многие проблемы и задачи.
Список литературы:
1. Основы эфемеридной астрономии. В. К. Абалакин. М.:«Наука» 1979 г.
2. Курс сферической астрономии. К.А. Куликов. М.:«Наука» 1969 г.
3. Астрономический Ежегодник СССР. 1989г.