дезии позволяют обнаружить колебания земной оси с амплитудой 0,5 м и периодами колебаний менее 1 сут, неравномерность вращения Земли с точностью

0,0001s.

3. Совершенствование методов и средств наблюдений идет в направлении полной автоматизации измерений, повышения чувствительности приемников излучения, реализации новых космических проектов, международной интеграции и т.д. В первой четверти XXI века планируется создание лунной базы, где будут выполняться астрометрические наблюдения, а в более далекой перспективе предусматриваются аналогичные наблюдения с поверхности Марса.

4. Разработки в теории. При проведении измерений с точностью до десятых микросекунд дуги необходимо учитывать огромное количество разнообразных эффектов, оказывающих влияние на распространение света на всем пути от объекта до наблюдателя (изменение состояния атмосферы, приливы, движение континентов, вариации вращения Земли, искривление пространствавремени на пути света и др.). Для осуществления новых космических проектов требуется более точная теория прецессии-нутации, а также более точные реализации земных и небесных систем координат. В свою очередь, результаты высокоточных измерений позволяют уточнить соответствующие теоретические разработки. С увеличением потока измерительной информации требуется совершенствование методов математической обработки измерений и принципов анализа получаемых данных.

Успешное решение проблем астрометрии – необходимое условие решения ряда задач астрофизики и звездной астрономии, геодезии и геодинамики.

Контрольные вопросы к разделу 3.1

1.Перечислить задачи астрометрии и привести примеры использования результатов решения астрометрических задач в геодезии.

2.В чем основной недостаток астрооптических методов астрометрии по сравнению с современными?

3.Назвать измеряемые величины в астрооптических и современных методах астрометрии.

4.На основе изучения литературы и интернет-источников охарактеризовать современное состояние и перспективы развития астрометрии.

3.2. Инструменты фундаментальной астрометрии

3.2.1.Требования к инструментам фундаментальной астрометрии

Инструменты фундаментальной астрометрии должны обеспечивать максимально высокую точность астрономических определений. В связи с этим к ним предъявляются следующие требования.

1. Требования к установке инструментов. Должны быть обеспечены максимальная устойчивость и минимальное воздействие температурных изменений. Все инструменты, как правило, стационарные, массивные, устанавливаются на фундаментальных опорах. Инструменты располагаются в специальных

павильонах на открытом месте, в отдалении от отапливаемых помещений. Некоторые инструменты покрываются теплоизолирующими материалами. Рекомендуется проветривать павильоны за 1.5 часа до начала наблюдений.

2.Исключение возможных инструментальных ошибок измерений. Это требование частично удовлетворяется путем специальной установки инструментов. Кроме того, ряд инструментов имеет только одну ось вращения - здесь наблюдения предусматриваются либо в одном азимуте или на одной высоте.

3.Максимальное исключение ошибок наблюдателя. Достигается автоматизацией наблюдений. Например, использование ртутного горизонта для автоматического установления вертикали, фотоэлектрическая регистрация моментов прохождений звезд, фотографирование отсчетов по кругам, автоматическое наведение и гидирование инструмента.

4.К оптическим характеристикам инструментов предъявляются высокие требования, поскольку большинство наблюдаемых звезд обладают слабым блеском.

Основной класс стационарных инструментов, применяющихся в астромет-

рии – меридианные астрономические инструменты. К ним относятся: пассажный инструмент, меридианный круг, вертикальный круг, зенит-телескоп.

Кроме указанных инструментов, в астрометрии используются безличная приз-

менная астролябия Данжона, а для фотографических наблюдений – фотографическая зенитная труба и астрограф.

3.2.2.Классические астрооптические инструменты

Пассажный инструмент (от франц. passage - проход) - астрометрический инструмент, служащий для определения моментов прохождения небесных светил (при их видимом суточном движении) через некоторый вертикал. Обычно пассажный инструмент (точнее, его визирная линия) устанавливается в плоскости меридиана - для получения из наблюдений прямых восхождений звёзд и поправок часов, иногда в первом вертикале - для определения склонений звёзд и широты места, и для определения фундаментальных ази-

Рис.3.2. Пассажный инструмент

мутов из наблюдений прохождений звезд через вертикал земного предмета.

Конструктивные особенности (рис.3.2): вертикальной оси инструмент не имеет; основанием инструмента служит массивная станина, на концах которой имеются подставки с лагерами для укладки горизонтальной оси трубы. Предусмотрено лишь небольшое перемещение станины для уточнения ориентировки инструмента при его первоначальной установке на бетонный столб. Переворот тру-

бы через зенит здесь невозможен, поэтому для исключения коллимационной ошибки предусмотрено устройство для перекладки горизонтальной оси трубы в лагерах. Для определения наклона горизонтальной оси служит секундный подвесной уровень. Горизонтальная ось снабжена вертикальным кругом-искателем для установки трубы по заданному зенитному расстоянию. Зрительная труба центральная ломаная, диаметр объектива 100 мм, фокусное расстояние 1000 мм, разрешающая способность 1,2″, проницающая сила 13m. В целях возможно большей устойчивости – значительная масса, не менее 280 кг, большая часть которой приходится на основание инструмента.

Все современные пассажные инструменты имеют приспособления для фотоэлектрической регистрации звездных прохождений, а также снабжены электронными схемами для исключения фона неба, уравнивания блеска звезд.

Меридианный круг - астрономический инструмент для точного определения прямых восхождений и склонений небесных светил путём регистрации моментов их прохождения через небесный меридиан и измерения их зенитных расстояний в меридиане (рис.3.3.). Меридианный круг изобретён в конце XVII в. О. Ремером. Теория меридианного круга разработана Т. Майером (18 в.) и Ф. Бесселем (19 в.). Меридианный круг в 20 в. являлся основным инструментом для точного определения экваториальных координат небесных светил.

Меридианный круг отличается от пассажного инструмента наличием точно разделенных

вертикальных кругов (обычно их два) для измерения меридианных зенитных расстояний звезд с целью определения их склонений. Астрономическая труба меридианного круга – прямая центральная, параметры оптики – того же порядка, что и у больших пассажных инструментов. Лагеры, на которые укладывается горизонтальная ось трубы, устанавливаются на двух бетонных столбах, на которых монтируются барабаны с микроскопами для отсчетов вертикальных кругов. Для определения места зенита служит ртутный горизонт, расположенный под инструментом. Меридианный круг имеет накладной уровень с секундной ампулой. В остальном меридианный круг аналогичен пассажному инструменту.

Вертикальный круг представляет собой увеличенный в размерах астрономический универсальный инструмент с внецентренной прямой трубой и точно разделенным вертикальным кругом, горизонтальный круг отсутствует. Он служит для определения склонений звезд по измерениям их меридианных зенитных расстояний.

Зенит-телескоп предназначен для измерения малых разностей зенитных расстояний звезд (рис.3.4.). Применяется для высокоточного определения ши-

вертикальную ось вращения. Направление отвесной линии определяется автоматически оптическим путем с помощью ртутного горизонта.

Перед объективом 3 (рис.3.5) горизонтально расположенной астрономической трубы (для компактности оптическая ось трубы изломана с помощью двух зеркал 4 и 5) помещается равносторонняя стеклянная призма 1) с ребрами, параллельными горизонту, и одной гранью - перпендикулярной оптической оси трубы. Под призмой устанавливается ртутный горизонт 2). Свет от наблюдае-

мой звезды, падая на верхнюю грань призмы и преломляясь, даёт её изображение в фокальной плоскости объектива; второе изображение этой же звезды получается от её света, проходящего через нижнюю грань призмы после отражения от ртутного горизонта. Вследствие видимого суточного движения звезды оба изображения приближаются друг к другу и совпадают; в момент прохождения звезды через альмукантарат с зенитным расстоянием, близким к 30°, изображения рассматриваются в окуляр 6). Для регистрации момента микрометр инструмента имеет специальную призму Волластона 7), перемещая которую микрометрическим винтом, снабженным контактным барабаном, записывают на хронографе серию моментов, что позволяет повысить точность окончательного результата. Точность определений на призменной астролябии сопоставима с точностью, получаемой на классических меридианных инструментах служб времени и широты.

Диаметр объектива 100 мм, фокусное расстояние 1000 мм, сторона равносторонней призмы 100 мм.

лений широт в целях определения координат мгновенного полюса по фотографическим изображениям прохождений околозенитных звезд через меридиан. Она может использоваться также для определения склонений звезд и для определения времени. Состоит из металлической колонны, укрепленной вертикально на массивном фундаменте. На её верхней части помещается объектив с диаметром 20—25 см и фокусным расстоянием около 400 см. Внизу под объективом на половине фокусного расстояния помещается ртутный горизонт. Лучи звёзд, находящихся близко к зениту, пройдя объектив и отразившись от поверхности ртути, идут вверх и образуют точечные изображения звёзд ниже объектива на несколько см. В этом месте, перпендикулярно к оптической оси, помещается кассета с фотопластинкой, которая плавно передвигается часовым