Досліджено ефект непрецесійного руху рівнодення за вашингтонськими і грінвіцькими меридіанними спостереженнями Сонця 1925-1982 рр. Отримано і проаналізовано оцінки різниць положень нуль-пунктів, непрецесійного руху рівнодення, елементів орбіти Землі.
Побудова інерціальної системи координат за спостереженнями зір є одним з найбільш складних завдань в астрономії і зводиться до створення спочатку фундаментальної системи координат, яка реалізується у вигляді каталога положень та власних рухів зір на рівнодення та екватор стандартної епохи, а потім до визначення даних про її рух і обертання в просторі. Тому дослідження обертання фундаментальної системи, зокрема ефекту непрецесійного руху рівнодення, є невідємною частиною більш загальної проблеми побудови та орієнтації координатних систем в космічному просторі, яка залишається актуальною вже тривалий час. Ефект непрецесійного руху рівнодення полягає в зміні з часом різниці положень каталожного та динамічного нуль-пунктів прямих сходжень. Однак результати подальших порівнянь спостережених положень вже в системі FK5 з розрахованими за теоріями руху планет (в основному DE200, DE403 та іншими) переконують нас в тому, що має місце ефект регресивного руху рівнодення по відношенню до оцінки ефекту за В. В роботі [3] зроблено припущення про те, що ефект може бути наслідком недостатньо строгої постановки та вирішення задачі про узгодження орієнтації осей каталожної та динамічної систем координат за спостереженнями тіл Сонячної системи, тобто його поява може бути обумовлена методом обробки спостережень з метою узгодження каталожних та динамічних нуль-пунктів, а також недоліками використаної теорії руху Землі.
Список литературы
Основні результати дисертації опубліковані в пяти роботах: трьох статтях в наукових журналах та двох тезах в збірниках тез наукових конференцій.
Структура та обєм дисертації
Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків та списка літератури з 89 найменувань. Загальний обєм дисертації сягає 131 сторінки, в тому числі 21 іллюстрації та 21 таблиці.
Зміст дисертації
У вступі обгрунтовано актуальність роботи, подано відомості про сучасний стан досліджень ефекту непрецесійного руху рівнодення, наведена мета дослідження, обгрунтовані наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, сформульовані положення, які виносяться на захист дисертації, та вказані інші відомості про дисертаційну роботу згідно інструкції ВАК України.
Перший розділ містить інформацію про використані в роботі вашингтонські та грінвіцькі меридіанні спостереження Сонця за період 1925-1982 рр., їх приведення в систему FK4 і FK5, обчислення різниць спостережених (О) та обрахованих (С) за теоріями руху положень Сонця, а також про аналіз різниць (О-С). В підрозділі 1.1 обгрунтовується вибір саме цих рядів спостережень для досліджень. В підрозділі 1.2 детально аналізуються внесені редукції в спостереження Сонця різних періодів, доцільність їх введення або причини, за якими ті чи інші редукції не вносились у вимірювання. Відзначається, що опубліковані спостереження кожного ряду можна вважати приведеними в однорідну систему, яка в більшості випадків співпадає з системою відповідного каталогу фундаментальних зір. Обгрунтовується врахування додатково введених нами редукційних поправок в окремі ряди спостережуваних положень Сонця для більш строгого їх приведення до опорних систем.
Всі використані в дослідженні прямі сходження та схилення Сонця приведено в системи фундаментальних каталогів FK4 та FK5. В повному обємі наводяться алгоритми переведення опублікованих положень Сонця із систем вашингтонських і грінвіцьких каталогів до систем FK4 та FK5 (підрозділи 1.3, 1.4).
Для дослідження відмінностей впливу теорій руху та використаних в них астрономічних сталих на оцінки непрецесійного руху рівнодення, параметрів орієнтації та поправок до елементів орбіти Землі приведені до систем фундаментальних каталогів положення Сонця порівнювались з координатами, обрахованими за кількома теоріями руху Сонця: аналітичною теорією Ньюкома, чисельними теоріями DE200 та DE403.
В першому розділі також аналізуються отримані різниці приведених в системи фундаментальних каталогів FK4 та FK5 і визначених за теоріями руху Ньюкома, DE200 та DE403 координат Сонця.
В другому розділі досліджується узгодженість реалізацій каталожної та динамічної систем координат на основі довготривалого ряду вашингтонських та грінвіцьких меридіанних спостережень Сонця 1925-1982 рр. З цією метою використовуються аналітичний (підрозділ 2.1) та геометричний (підрозділ 2.2) підходи до вирішення задачі. В аналітичному підході використовуються наступні рівняння для визначення елементів орієнтації каталожної та динамічної систем координат: [ak - ae , dk - de] = [Da0, DA, Dd0, DL0, Dm, EDP, De, De] M1, В геометричному підході з цією метою використовуються такі рівняння: [ak - ae, dk - de] = [P, Q, R, DA, Dd0] M2, Геометричний підхід передбачає визначення крім косокутності каталожної системи координат Dd0 ще трьох кутів взаємної орієнтації осей P, Q, R, що відповідає загальноприйнятим принципам узгодженості орієнтації двох систем координат. Звертається увага на те, що при геометричному підході приведення координат зір каталога до динамічних нуль-пунктів здійснюється за допомогою більш коректних співвідношень, які враховують взаємний нахил екваторів двох систем: Da = - P tg d cos a Q tg d sin a - R, Dd = P sin a Q cos a - Dd0.
Аналітичний підхід базується на іншій інтерпритації задачі, яка зводиться лише до визначення сталих поправок Da0 та Dd0, необхідних для узгодження рівнодень та екваторів. Зроблено висновок про те, що постановка задачі в аналітичному підході відповідає лише частковому випадку більш загальної задачі про узгодженість орієнтації каталожної та динамічної систем координат. Показано, що сталі частини поправок до прямих сходжень в геометричному (R) та аналітичному (Da0) підходах відрізняються за своєю геометричною суттю, а тому їх оцінки повинні бути відмінними. Відзначається також, що узгодженість каталожної та динамічної систем координат повязана з орієнтацією орбіти Землі в просторі, тому оцінки елементів орієнтації повинні залежати від прийнятої теорії руху.
В підрозділі 2.3 наводиться низка варіантів визначених оцінок різниць положень нуль-пунктів, руху рівнодення, кутів взаємної орієнтації та поправок до елементів орбіти Землі за спостереженнями Сонця 1925-1982 рр. Показано, що використання рядів спостережень Сонця тривалістю 3-11 років не забезпечує задовільного узгодження оцінок одних і тих же невідомих як для різних періодів, так і для одночасних серій спостережень на різних обсерваторіях. Тому використання таких оцінок поправок для одержання усереднених та зважених значень за результатами багатьох коротких рядів не можна вважати виправданим. На основі аналізу отриманих результатів зроблено висновок про кращу узгодженість і більш високу точність оцінок невідомих, отриманих при використанні геометричного підходу до вирішення задачі про узгодження каталожних і динамічних нуль-пунктів.
В підрозділі 2.4 подаються залежності приведення каталожних координат зірок до динамічних нуль-пунктів. Порівнюється узгодженість систем координат FK5 і DE200, FK5 і DE403, FK4 і Ньюкома. Відмічено кращу узгодженість систем координат FK5 та DE200, FK5 та DE403, в порівнянні з системами FK4 та Ньюкома. Визначено, що відмінність теорій руху DE200 та DE403 є незначною для Сонця (~ 0.01?).
Використовуючи результати узгодження систем координат FK5 і ICRS із [8], визначено узгодженість сучасних реалізацій каталожної ICRS та динамічної DE403 систем координат за спостереженнями Сонця. Отримано наступні оцінки кутів взаємної орієнтації осей цих систем координат: P = - 0.07? ± 0.01?, Q = - 0.03? ± 0.01?, R= - 0.01? ± 0.01?, Dd0 = - 0.06? ± 0.01?.
Ці результати свідчать про існування суттєвого взаємного нахилу екваторів ICRS і DE403 та про неузгодженість цих систем.
Третій розділ присвячений дослідженню ефекту непрецесійного руху рівнодення. Згідно даному дослідженню непрецесійний рух рівнодення є реальним, але його величина на 0.042s/ст. ± 0.003s/ст. менше прийнятого В. Фріке в FK5 значення 0.085s/ст. ± 0.010s/ст.
В підрозділі 3.1 на основі аналізу багаточисельних оцінок ефекту непрецесійного руху рівнодення, одержаних за спостереженнями різних обєктів Сонячної системи, визначено фактори, які перешкоджають отриманню узгоджених оцінок ефекту: відмінність оцінок DA обумовлена наявністю невиключених систематичних похибок в позиційних спостереженнях тіл Сонячної системи, які є наслідком недосконалості методик спостереження, неповністю виключених похибок інструментального та редукційного характеру;
оцінки DA є різними при обробці одних і тих же спостережень з різними теоріями руху планет;
при вивченні ефекту непрецесійного руху рівнодення використовуються різні методики;
величина ефекту частково залежить від прийнятого значення сталої прецесії;
оцінки DA залежать від положення орбіти планети у просторі.
В розділі 3.2 показано, що на величину і точність визначення оцінки непрецесійного руху рівнодення суттєво впливають методики його дослідження, а саме: методика обробки всього масиву спостережень з включенням невідомого DA в загальну систему рівнянь; методика урівнювання оцінок Da0 або DA для різних T з використанням залежностей
Da0 = Da0 DA (T-T0), DA = DA0 DA (T - T0).
Методика урівнювання оцінок невідомих застосовувалась раніше неодноразово, зокрема В. Фріке при уточненні нуль-пункту FK5 [5]. Показано, що ця методика не є строгою і ускладнює врахування відмінностей, повязаних з використанням різних теорій руху та різних значень астрономічних сталих у визначеннях поправок рівнодення за короткими рядами спостережень, зменшує точність визначення оцінок невідомих, не забезпечує задовільне узгодження оцінок невідомих.
В підрозділі 3.3 досліджується питання про те, як оцінки DA залежать від прийнятої сталої прецесії, яка за останніми даними потребує поправку Dp = -0.3?/ст. Показано, що при врахуванні Dp = -0.3?/ст. значення DA зменшується на 0.006s/ст.
В підрозділі 3.4 показано, що на оцінку величини непрецесійного руху рівнодення впливає нерівномірність “часової шкали Брауера” DT = - 14s/ст. за термінологією Г. Красінського та ін. [7]. Врахування поправки DT = - 14s/ст. в обчислених положеннях Сонця призводить до зменшення оцінки непрецесійного руху на 0.039s/ст. Тобто ефект практично зникає.
В підрозділі 3.5 приведено виявлені залежності оцінок DA від середньодобових рухів планет n
(0.015s ± 0.003s) [(ni - n0)/n0]2, та розмірів їх орбіт r
DA = (-0.053s ± 0.005s) (0.025s ± 0.006s) (ri - r0)/r0 , де індексами “і” та “0” позначено оцінки для і-тої планети та Сонця відповідно.
У висновках коротко підсумовані основні результати дисертаційної роботи та окреслені перспективи досліджень ефекту непрецесійного руху рівнодення з метою локалізації причин виникнення та уточнення величини ефекту, обгрунтовано необхідність подальших досліджень узгодженості реалізацій каталожних і динамічних систем координат.
Основні результати та висновки
Основні результати, висновки та повязані з ними коментарі коротко можна сформулювати наступним чином.
За вашингтонськими та грінвіцькими 1925-1982 рр. меридіанними спостереженнями Сонця отримано оцінки різниць положень нуль-пунктів, непрецесійного руху рівнодення та кутів взаємної орієнтації систем, які реалізуються каталогом FK4 та аналітичною теорією руху Сонця по Ньюкому, каталогом FK5 та чисельною теорією DE200, каталогом FK5 та чисельною теорією DE403, а також оцінки поправок до елементів орбіти Землі. На основі цих результатів зроблено висновки про кращу узгодженість систем FK5 та DE200, FK5 та DE403 в порівнянні з FK4 та теорією Ньюкома, а також про несуттєву відмінність теорій руху DE200 та DE403 для Сонця, визначено компоненти вектору взаємної орієнтації систем ICRS та DE403, виявлено суттєвий взаємний нахил екваторів систем ICRS та DE403.
З аналізу вашингтонських та грінвіцьких спостережень Сонця 1925-1982 рр. зроблено висновки про реальність ефекту регресивного непрецесійного руху рівнодення в FK5, що обумовлює додаткове до прецесійного обертання фундаментальної системи FK5 та про те, що при створенні FK5 врахований ефект непрецесійного руху приблизно в 2 рази більший реального. Показано, що на величину оцінок ефекту впливають методики його дослідження, неточність прийнятої сталої прецесії та відмінність шкал UT2 і динамічної “шкали часу Брауера”.
На основі аналізу багаточисельних оцінок непрецесійного руху рівнодення для різних обєктів Сонячної системи вперше виявлено залежності величини ефекту від середньодобових рухів планет та від розмірів їх орбіт. У звязку з цим зроблено висновок про те, що ефект непрецесійного руху рівнодення не повязаний з кінематикою зір, обертаням Галактики або іншими факторами кінематичного характеру, а можливо є наслідком неузгодженості теорій руху зі спостереженнями планет за рахунок нетотожності часових шкал, які використовуються в теоріях руху та при спостереженнях тіл Сонячної системи.
На основі отриманих результатів зроблено висновок про те, що використання геометричного підходу до розвязку задачі про узгодження каталожної та динамічної систем координат забезпечує кращу узгодженість та більш високу точність оцінок невідомих, отриманих як за спостереженнями на різних обсерваторіях, так і при використанні різних методик дослідження ефекту. Показано, що приведення координат зір каталогу до динамічних нуль-пунктів повинно здійснюватись з врахуванням взаємного нахилу каталожного та динамічного екваторів систем.
Перелік цитованих джерел
Балакирев А. Н. Кинематика звезд и определение поправок прецессии // Астрон. Ж.- 1980.- Т. 57, вып. 5.- C. 1100-1105.
Дума Д. П. О вращении фундаментальной системы координат // Астрон. Ж.- 1978.- Т. 55, вып 5.- С.1103-1111.
Дума Д. П. Согласование звездной и планетной систем отсчета. I. Определение разностей положений каталожных и динамических нуль-пунктов по наблюдениям Солнца // Кинематика и физика небес. тел.- 1995.- Т. 11, № 6.- С. 77-89.
Fricke W. Where is equinox? // Dynamics of solar system: IAU Symp. № 81.-Dordrecht-Holland: Reidel, 1979.- P. 133-142.
Fricke W. Determination of the Equinox and Equator of the FK5// Astron. and Astrophys.- 1982.- V.107, №1.- P. L13-L16.
Newcomb S. Research on the motion of the Moon. Pt. II. The mean motion of the Moon and other astronomical elements derived from observations of eclipses and occultations entending from the period of the Babylonians until A. D., 1908 // Astron. Pap. Washington.- 1912.- V. 9.- Pt. I.- 222 p.
Sveshnikov M. L., Krasinsky G. A., Sveshnikova E. S. Some astronomical constants from the observations of the inner planets// Second Intern. Workshop on positional astronomy and celest. mech. (Valensia, Spain, October, 19-22,1992).- Valensia (Spain).- 1993.- P. 265-271.
Mignard F., Froeschle M. Comparison of the FK5 Frame to Hipparcos // Presentation of the Hipparcos and Tycho Catalogue and first astrophysical results of the Hipparcos space astrometry mission. (Venice, 1997) .- 1997.- P. 57- 60.
Публікації за темою дисертації
Дума Д. П., Козел О. В. Исследование согласованности нуль-пунктов динамической (DE200) и каталожной (FK5) систем координат по наблюдениям Солнца 1941-1982 гг.// Кинематика и физика небес. тел.- 1998.- Т.14, № 2.- С. 130-144.
Козел О. В. Исследование эффекта непрецессионного движения равноденствия по меридианным наблюдениям Солнца 1925-1982 гг. // Кинематика и физика небес. тел.- 1999.- Т. 15, № 1.- С. 70-78.
Дума Д. П., Козел О. В. Реально ли непрецессионное движение равноденствия? // Кинематика и физика небес. тел.- 1999.- Т. 15, № 3.- С. 223-231.
Kozel O. Research Non-Precessional of a Movement of the Equinox // In: Abstracts of the 5th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Kiev, Ukraine, Apr. 27-30, 1998.- Kiev.-1998.- p. 41.
Козел О. Согласование реализаций каталожной и динамической систем координат// In: Abstracts of the 6th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, Kiev, Ukraine, Apr. 27-30, 1999.- Kiev.-1999.- p. 50- 52.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
