Астрометрія

Визначення і загальна характеристика

АСТРОМЕ́ТРІЯ (від астро… і ... метрія) — роз­діл астрономії, що ви­вчає геометричні та кінематичні характеристики окремих небесних тіл і їх сукупностей у Всесвіті, є основою знань про просторово-часові мас­штаби Всесвіту, його будову. Гол. зав­да­н­нями А. є побудова системи небес. координат, ви­значе­н­ня положень небес. світил та їх рухів на небі, ви­вче­н­ня оберта­н­ня Землі та ін. А. виникла ще в стародавні часи, коли люди почали ви­значати координати світил, фіксувати моменти явищ, ви­вчати рух Місяця, Сонця та ін. планет, створювати календарі, перед­бачати небесні явища, зокрема затемне­н­ня. Видат. астроном Гіп­парх (2 ст. до н. е.) створив каталог координат 850 зірок і, порівнявши його з даними попередників, від­крив явище прецесії земної осі. Координати світил ви­значали спочатку примітив., візуальними, а остан­ні 2 ст. — досконалішими оптич. меридіан. і вертикал. колами, пасажними інструментами та ін., від кін. 19 ст. — астро­графами. Із роз­витком технологій реєструва­н­ня світла, методів косміч. спо­стережень, оптич. інтерферометрії та радіоінтерферометрії в 2-й пол. 20 ст. роз­почався стрімкий про­грес точності кутових спо­стережень світил. Важл. результатом А. є встановле­н­ня точних координат та рухів сотень тисяч зірок (т. зв. позиційні каталоги). Остан­ній такий каталог подає координати 500 млн зірок до 19-ї зоряної величини з точністю 0,2″. Трирічна робота на орбіті косміч. апарата «Гіп­паркос» дала змогу ви­значити як координати й річні рухи бл. 120 тис. зірок з точністю, вищою за 0,001″, так і від­стані до багатьох зірок (паралакси). За новими косміч. проектами буде ви­вчено 1 % зірок Галактики й обчислено координати 2 млрд зірок з точністю 0,00001″. Для вимірюва­н­ня часу здавна використовувалися астрометр. спо­стереже­н­ня, а для практ. потреб — годин­ники різного ступеня досконалості. У першому випадку як стандарт інтервалу часу використовувався період оберта­н­ня Землі навколо її осі (всесвітній час), а від серед. 20 ст. — придатніший для потреб науки, більш стабіл. періодич. процес — орбітал. рух Землі (ефемеридний час). Нині точна шкала часу задається квант. стандартами частоти, які зберігаються в нац. метрол. центрах (атомний час). Одним із гол. зав­дань А. є створе­н­ня високоточної небес. системи від­ліку для наук. досліджень і практ. потреб. Для забезпече­н­ня можливості користува­н­ня системою від­ліку в будь-який час у будь-якій точці неба потрібні: концепція системи та метод її реалізації; спосіб від­ліку часу, набір астроном. сталих, сукупність означень, теорій і алгоритмів; набір точних координат первин. носіїв системи координат (т. зв. опорна система); набір вторин. небес. обʼєктів, ре­презентаторів первин. системи, координати яких надійно від­творюють осі первин­ної, а їх число та фіз. властивості до­статні для зруч. користува­н­ня в науці й практиці. Система від­ліку в А. може бути побудована на одній з трьох концепцій: кінематичній, динамічній чи геометричній. Носіями першої є зорі Галактики. Ви­значивши координати та рухи набору зірок — носіїв системи, можна зна­йти координати потріб. обʼєкта. Однак через інші складові руху зірок навколо центра Галактики вчені не можуть гарантувати, що ви­значені в такий спосіб осі системи тривалий час зберігатимуть свій напрям не­змін­ним. В основу динаміч. під­ходу покладено рух тіл Соняч. системи, який з високою точністю можна описати за допомогою законів динаміки. Коректний опис руху планети (чи планет) дає змогу на потріб. момент обчислити її координати (ефемериди), а від­носно остан­ніх — зна­йти координати за­даного світила. Як правило, вчені йдуть на ком­проміс, використовуючи систему від­ліку, що несе в собі і кінемат., і динамічні ознаки. Описані системи забезпечували не­змін­ність напрямів осей координат на рівні 0,01″–0,1″. Геом. концепцію впроваджено в А. тільки від 1998. Носіями цієї системи від­ліку є 608 далеких обʼєктів Всесвіту — квазарів та компакт. ядер актив. галактик. Через від­даленість від нас їх зміще­н­нями (на сучас. рівні точності спо­стережень) можна знехтувати так само, як і можливим оберта­н­ням Всесвіту в цілому. Координати цих обʼєктів протягом 1979–85 ви­значено світ. мережею радіоінтерферометрів з точністю 0,001″. Це т. зв. Між­нар. небесна система від­ліку (МНСВ). Геом. під­хід має пере­вагу, оскільки враховує шлях світла від небес. обʼєктів, а не вплив гравітувальних і, як правило, обертових обʼєктів чи їх сукупностей. Вимоги до сучас. системи від­ліку: однорідність (однаковість її характеристик у різних місцях неба), стабільність у часі, досяжність її носіїв для спо­стережень, висока точність, концептуальна простота. Такою є МНСВ та її ре­презентатор у оптич. діапазоні — каталог «Гіп­паркос». Для досягне­н­ня макс. точності під час аналізу високоточ. спо­стережень усі пита­н­ня, повʼязані з часом і простором, астрономи роз­вʼязують на основі заг. теорії від­носності. Сучасна система від­ліку чотиривимірна. Початок координат МНСВ міститься у центрі мас Соняч. системи. Від часу прийня­т­тя нової системи напрями осей не залежатимуть від моделюва­н­ня рухів у Соняч. системі чи Галактиці. Положе­н­ня на небі носіїв системи можуть уточнюватися в міру отрима­н­ня нової інформації, але напрями осей під­тримуватимуться не­змін­ними протягом тривалого часу, доки це не суперечитиме новим зна­н­ням і не зʼявляться вагомі аргументи внесе­н­ня змін до осей МНСВ.

Від 2-ї пол. 19 ст. в Україні виконано важл. роботи з ви­значе­н­ня координат зірок за допомогою меридіан. та вертикал. інструментів (обсерваторії Києва, Миколаєва, Харкова, Одеси). Спо­стереже­н­ня були викори­стані при створен­ні між­нар. систем від­ліку зведених каталогів зірок. У 70-х рр. 20 ст. з ініціативи науковців Гол. астроном. обсерваторії (ГАО) роз­почато велику роботу над створе­н­ням фото­графічного огляду пів­нічного неба для ви­значе­н­ня положень та власних рухів бл. 2 млн зірок. Роботи ГАО з отрима­н­ня абсолют. (тобто ви­значених від­носно фону далеких галактик) власних рухів зірок ді­стали ви­зна­н­ня і викори­стані для погодже­н­ня координат. осей «Гіп­паркос» з осями МНСВ. У най­ближ. майбутньому роз­виток А. повʼязаний з викори­ста­н­ням нових методів спо­стережень. Насамперед це космічні методи, над­довгобазова радіоінтерферометрія, лазерні та радіотех. спо­стереже­н­ня штуч. та природ. тіл Соняч. системи, викори­ста­н­ня високоточ. супутник. навігац. систем. У між­нар. роботах цього плану беруть участь вчені ГАО та Астроном. обсерваторії Київ. університету (роз­робка методів опрацюва­н­ня над­довгобазової радіоінтерферометрії та лазер. спо­стережень, створе­н­ня зведених каталогів положень позагалакт. радіоджерел), Крим. астрофіз. обсерваторії (спо­стереже­н­ня радіоджерел за допомогою радіотеле­скопа РТ-22, лазерна локація). Вагомим є внесок вітчизн. астрометрів у ви­вче­н­ня руху Місяця та оберта­н­ня Землі. Зуси­л­лями астрономів Миколаєва створ. сучасне автоматиз. меридіан­не коло.

Літ.: Во­просы астрометрии: Сб. ст. К., 1968; Геодинамика и астрометрия. Основания, методы, результаты: Сб. ст. К., 1980; Астрономические ис­следования: Мат. 21-й астрометр. конф. СССР. К., 1981; Астрометрия и астрофизика. С.-Петербург, 1991; J. Kovalevsky. Modern Astrometry. Berlin; Heidelberg, 1995; Абалакин В. К., Краснорылов И. И., Плахов Ю. В. Геодезическая астрономия и астрометрия: Справ. пособ. Москва, 1996; Астрометрия и геодинамика. С.-Петербург, 1997.

В. В. Тельнюк-Адамчук

Завантажити статтю