1.3.5. Собственное движение звезд

Собственное движение - наблюдаемое изменение направления на звезду, обусловленное движением ее в пространстве относительно Солнца. Следствием собственного движения звезд является изменение очертания созвездий.

Пусть светило движется относительно Солнца со скоростью v (рис.1.29.), которую можно разложить на 2 составляющие:

перпендикулярном световому лучу. Видимое перемещение светила происходит по направлению тангенциальной скорости.

Если 1( 1, 1) - положение светила в эпоху t1, а2( 2, 2) - положение светила в эпоху t2, то собствен-

ное движение по склонению и собственное движе-

ние по прямому восхождению определяются по следующим формулам:

= ( 1 - 2)/(t1-t2) , = ( 1 - 2)/(t1-t2).

Полное собственное движение звезды запишется, как

=(( соs )2 + 2)1/2.

Как правило, разность между эпохами t1,t2 выражается в годах. Поэтому

и - годичные изменения координат светил.

Если за эпоху (t1-t2) произошло изменение координатной системы, то ибудут изменяться. По современной технологии вычислений эти изменения необходимо учитывать.

Собственные движения большинства звезд невелики, от 1" в год и меньше. Из всех известных сейчас самое большое собственное движение имеет звезда Барнарда ("летящая звезда", 9.7m, годичное =10.27"), которая за 100 лет смещается по небесной сфере на 17', что больше углового радиуса Солнца.

1.3.6. Гравитационное отклонение света

Гравитационное отклонение света – изменение направления на объект при прохождении света вблизи больших масс (под действием тяготения). Теоретические основы явления – в общей теории относительности Эйнштейна. Отклонение света экспериментально зафиксировано при наблюдении звезд во время солнечного затмения 1919 г. (А. Эддингтон).

Поправка за гравитационное отклонение света в измеренное направление на звезду вычисляется по следующей формуле:

p = 2 (e-(p e)p)/[c2E(1+ p e)],

где с скорость света, =GM – гравитационный параметр, Е – расстояние от Земли до Солнца, e, p – единичные векторы гелиоцентрического направления на Землю и звезду соответственно, p e – скалярное произведение векторов.

Если геоцентрические направления на Солнце и звезду совпадают (угол между векторами p, e равен 1800), то скалярное произведение (p e)= 1, и в формуле вычисления поправки p возникает деление на ноль. При малом угловом расстоянии звезды от Солнца p достигает величины 1.6". Но уже при удалении звезды от Солнца на 440 значение поправки становится равным примерно 0.01". Поскольку наблюдения звезд в геодезической астрономии выполняются на удалениях от Солнца, больших, чем 440, то поправкой за гравитационное отклонение света в этих случаях можно пренебречь.

Итак, рассмотрена 1-я группа факторов, изменяющих координаты светил:

1.Рефракция (при 00 Z 900, 00 2000");

2.Параллакс (суточный P 8.8", годичный max = 0.762");

3.Аберрация (kгод 20.5" , kсут 0.32");

4.Собственное движение звезд (как правило, не превышает 1" в год).

5.Гравитационное отклонение света (для наблюдений на удалении начиная с 60 градусов от Солнца практически равно нулю).

1.3.7. Движение земных полюсов

Движение земных полюсов заключается в том, что при вращении Земли по инерции, то есть независимо от каких-либо возмущающих внешних сил, отме-

чается изменение положения Земли относительно ее оси вращения. Иначе го-

правлении суточного вращения Земли с периодом, равным 10 месяцев. Этот теоретический период движения земных полюсов назван Эйлеровым периодом.

В 1891 г. американский астроном Чандлер на основании обработки нескольких десятков тысяч широтных наблюдений определил эмпирическим пу-

тем период свободных колебаний полюса, равный 14 месяцам. Различие теоре-

тического и действительного периодов объяснил в начале XX века Ньюком: причина различия – в эластичности Земли, ее способности к упругим деформациям. По современным данным, период свободных колебаний составляет около 437 звездных суток.

Из наблюдений установлены следующие периоды движения полюсов: 14месячный (Чандлеров), 12-месячный (годовой), 6 -месячный (полугодовой). Последние два периода связаны с сезонными метеорологическими изменениями, происходящими на Земле. Под вопросом остается существование систематического векового движения полюсов с периодами от десятков до тысяч и миллионов лет, из-за недостаточного количества точных рядов наблюдений. Современный уровень точности позволяет фиксировать суточное движение полюсов с амплитудой 0.05 м.

Для определения координат мгновенного полюса x,y в 1898г была организована Международная Служба Широты (МСШ). В нескольких странах на параллели с широтой 3908' были созданы обсерватории, снабженные зениттелескопами для регулярных определений широты по общей программе. Принцип определения x,y заключается в совместном решении системы уравнений вида

x cos i - y sin i = i – 0,

где i , i – мгновенные (наблюденные) широта и долгота,0 средняя широта.

В настоящее время координаты полюса определяют совместно с неравномерностью вращения Земли, как параметры вращения Земли (ПВЗ). В России определением ПВЗ занимается Государственная служба времени и частоты (ГСВЧ); несколько десятков станций по всему миру доставляют сведения для Международной службы вращения Земли (International Earth Rotation Service, IERS). Координаты мгновенного полюса x,y публикуются в Бюллетне "Всемирное время и координаты полюса" на эпоху наблюдения.

Результаты астрономических определений широты , долготы и азимута а приводят к Условному Земному Полюсу (УЗП), вводя поправки за движение полюса:

= – (x cos - y sin ,= - 1/15 (x sin + y cos ) tg , a0 = a a = a - (x sin + y cos ) sec .

Движение полюсов не влияет на экваториальные и эклиптические координаты светил.