Система координат эклиптики является системой небесных координат обычно используется для представления кажущихся позиций и орбит от Солнечной системы объектов. Поскольку большинство планет (кроме Меркурия ) и многие маленькие тела Солнечной системы имеют орбиты с небольшим наклоном к эклиптике , использовать ее в качестве фундаментальной плоскости удобно. Системы координаты могут быть центром либо Солнца или Земель , ее основное направлением является к Вернал (март)равноденствие , и у него есть правостороннее соглашение . Он может быть реализован в сферических или прямоугольных координатах . [1]
Основное направление
Небесный экватор и эклиптика медленно двигаются вследствие возмущающих сил на Земле , следовательно, ориентацию первичного направления, их пересечения на северном полушарии весеннего равноденствия , не совсем фиксирован. Медленное движение земной оси, прецессия , вызывает медленный, непрерывный поворот системы координат на запад вокруг полюсов эклиптики , совершая один оборот примерно за 26000 лет. На это накладывается меньшее движение эклиптики и небольшое колебание оси Земли, нутация . [2] [3]
Чтобы ссылаться на систему координат, которую можно рассматривать как фиксированную в пространстве, эти движения требуют указания равноденствия определенной даты, известной как эпоха , при указании положения в эклиптических координатах. Три наиболее часто используемых:
- Среднее равноденствие стандартной эпохи
- (обычно эпоха J2000.0 , но может включать B1950.0, B1900.0 и т. д.) - это фиксированное стандартное направление, позволяющее напрямую сравнивать позиции, установленные в различные даты.
- Среднее равноденствие даты
- является пересечением эклиптики «даты» (то есть эклиптики в ее положении в «дату») со средним экватором (то есть, экватор, повернутый прецессией в свое положение в «дату», но свободный от малого периодические колебания нутации ). Обычно используется при расчете планетарной орбиты .
- Истинное равноденствие даты
- является пересечением эклиптики «даты» с истинным экватором (то есть средним экватором плюс нутация ). Это фактическое пересечение двух плоскостей в любой конкретный момент с учетом всех движений.
Положение в эклиптической системе координат, таким образом, обычно определяется истинным равноденствием и эклиптикой даты , средним равноденствием и эклиптикой J2000.0 или аналогичными. Обратите внимание, что здесь нет «средней эклиптики», поскольку эклиптика не подвержена небольшим периодическим колебаниям. [4]
Сферические координаты
Сферический | Прямоугольный | |||
---|---|---|---|---|
Долгота | Широта | Расстояние | ||
Геоцентрический | λ | β | Δ | |
Гелиоцентрический | л | б | р | x , y , z [примечание 1] |
|
- Долгота эклиптики
- Эклиптическая долгота или небесная долгота (символы: гелиоцентрическая l , геоцентрическая λ ) измеряет угловое расстояние объекта вдоль эклиптики от основного направления. Как и прямое восхождение в экваториальной системе координат , основное направление (0 ° эклиптической долготы) указывает от Земли к Солнцу в момент весеннего равноденствия в северном полушарии. Поскольку это правосторонняя система, эклиптическая долгота измеряется положительно на восток в фундаментальной плоскости (эклиптике) от 0 ° до 360 °. Из-за осевой прецессии эклиптическая долгота большинства «неподвижных звезд» (относящаяся к дате равноденствия) увеличивается примерно на 50,3 угловых секунды в год, или на 83,8 угловых минуты в столетие, по сравнению со скоростью общей прецессии. [6] [7] Однако для звезд около полюсов эклиптики скорость изменения долготы эклиптики определяется небольшим движением эклиптики (то есть плоскости земной орбиты), поэтому скорость изменения может быть чем угодно от минус бесконечности до плюс бесконечности в зависимости от точного положения звезды.
- Эклиптическая широта
- Эклиптическая широта или небесная широта (символы: гелиоцентрическая b , геоцентрическая β ), измеряет угловое расстояние объекта от эклиптики к северному (положительному) или южному (отрицательному) полюсу эклиптики . Например, северный полюс эклиптики имеет небесную широту + 90 °. На широту эклиптики «неподвижных звезд» прецессия не влияет.
- Расстояние
- Расстояние также необходимо для полного сферического положения (символы: гелиоцентрический r , геоцентрический Δ ). Для разных объектов используются разные единицы измерения расстояния. В Солнечной системе используются астрономические единицы , а для объектов вблизи Земли используются радиусы Земли или километры .
Историческое использование
С древности до XVIII века эклиптическую долготу обычно измеряли с помощью двенадцати зодиакальных знаков , каждый из которых составлял 30 ° долготы, и эта практика продолжается в современной астрологии . Знаки примерно соответствовали созвездиям, пересекаемым эклиптикой. Долготы указывались в знаках, градусах, минутах и секундах. Например, долгота ♌ 19 ° 55 ′ 58 ″ составляет 19,933 ° к востоку от начала знака Льва . Поскольку знак Льва начинается в 120 ° от точки весеннего равноденствия , долгота в современной форме составляет 139 ° 55 ′ 58 ″ . [8]
В Китае эклиптическая долгота измеряется с использованием 24 солнечных единиц , каждое из которых составляет 15 ° долготы, и используется в китайских лунно-солнечных календарях для синхронизации с временами года, что имеет решающее значение для аграрных обществ.
Прямоугольные координаты
Прямоугольный вариант эклиптики координат часто используется в орбитальных расчетах и моделировании. Он имеет свое происхождение в центре Солнца (или на барицентре в Солнечной системе ), ее фундаментальная плоскость на эклиптиках плоскости, а х ось к весеннему равноденствию . Координаты имеют правостороннее соглашение , то есть, если вы вытягиваете большой палец правой руки вверх, это имитирует ось z , вытянутый указательный палец - ось x , а изгиб других пальцев обычно указывает в направлении оси. y- ось. [9]
Эти прямоугольные координаты связаны с соответствующими сферическими координатами соотношением
Преобразование между небесными системами координат
Преобразование декартовых векторов
Преобразование эклиптических координат в экваториальные координаты
- [10]
Преобразование экваториальных координат в эклиптические.
где ε - наклон эклиптики .
Смотрите также
- Система небесных координат
- Эклиптика
- Полюс эклиптики , где широта эклиптики составляет ± 90 °.
- Равноденствие
- Равноденствие (небесные координаты)
- Мартовское равноденствие
Примечания и ссылки
- ^ Управление морского альманаха, Военно-морская обсерватория США; Управление морского альманаха HM, Королевская Гринвичская обсерватория (1961). Пояснительное приложение к астрономическим эфемеридам и американским эфемеридам и морскому альманаху . Канцелярия HM, Лондон (перепечатка 1974 г.). стр. 24 -27.
- ↑ Пояснительное приложение (1961), стр.20, 28
- ^ Военно-морская обсерватория США, Управление морского альманаха (1992). П. Кеннет Зайдельманн (ред.). Пояснительное приложение к астрономическому альманаху . Университетские научные книги, Милл-Вэлли, Калифорния (переиздание 2005 г.). С. 11–13. ISBN 1-891389-45-9.
- ^ Миус, Жан (1991). Астрономические алгоритмы . Willmann-Bell, Inc., Ричмонд, Вирджиния. п. 137. ISBN 0-943396-35-2.
- ^ Пояснительное приложение (1961), сек. 1G
- ^ Н. Капитан; П. Т. Уоллес; Дж. Чапронт (2003). «Выражения для величин прецессии IAU 2000» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 412 (2): 581. Bibcode : 2003A & A ... 412..567C . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20031539 .
- ^ JH Lieske et al. (1977), " Выражения для величин прецессии на основе системы астрономических констант МАС (1976) ". Астрономия и астрофизика 58 , стр. 1-16
- ^ Ледбеттер, Чарльз (1742). Полная система астрономии . Дж. Уилкокс, Лондон. п. 94 .; многочисленные примеры этих обозначений встречаются по всей книге.
- ↑ Пояснительное приложение (1961), стр.20, 27
- ^ Пояснительная Supplement (1992), стр. 555-558
Внешние ссылки
- Эклиптика: годовой путь Солнца в небесной сфере Факультет физики Даремского университета
- Конвертер экваториальных координат в эклиптические
- ИЗМЕРЕНИЕ НЕБО Краткое руководство по небесной сфере Джеймс Б. Калер, Университет Иллинойса