Астрометрия

Астрометрия - один из наиболее древних разделов астрономии, предметом которого служит главным образом изучение метрических особенностей Вселенной. Астрометрическими методами устанавливаются положения и перемещения в пространстве небесных тел, в том числе Земли, Солнца, планет, звезд, галактик, искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций. Астрономические измерения помогают изучать форму Земли, других планет, Луны.

Важнейшими результатами астрометрических наблюдений являются шкала точного времени для нужд научных исследований и народного хозяйства; данные о положении оси вращения Земли в пространстве и теле Земли; система астрономических постоянных, которые позволяют предвычислять на длительное время вперед взаимное положение Солнца, Земли, планет и их спутников, а также искусственных небесных тел; звездные каталоги, в которых с высокой точностью зафиксированы небесные координаты сотен тысяч светил; каталоги пунктов земной поверхности, в которых определены астрономические координаты (см. Географические координаты); каталоги точек с измеренными планетографическими координатами на поверхности Луны, Марса, Меркурия и других планет, а также многие другие материалы. Перечисленные данные задают в пространстве инерциальную систему координат, которая находит применение в самых различных областях науки и техники. К ведению астрометрии обычно относят и предвычисления обстоятельств солнечных и лунных затмений, а также проблемы календаря.

Астрометрия делится на ряд подразделов. В сферической астрономии рассматриваются математические методы решения задач, связанных с видимым расположением и движением светил на небесной сфере. Фундаментальная астрометрия занимается установлением наиболее точной системы небесных координат. Практическая астрономия разрабатывает инструменты и способы определения времени, географических координат и азимутов направлений. Она тесно смыкается с задачами геодезии, навигации.

Астрометрия - древнейший раздел астрономии, и с первых шагов в древнем мире до начала XVIII в. содержание астрономии сводилось преимущественно к астрометрическим измерениям.

Составление первых звездных каталогов в Древнем Китае относится к IV в. до н. э. Древнегреческий астроном Гиппарх во II в. до н. э. составил каталог координат 850 звезд и, сравнив его с более ранними наблюдениями, открыл движение оси вращения Земли в пространстве, называемое прецессией (см. Прецессия и нутация). Постоянным стимулом для развития астрометрии в древности служили практические нужды человека, и прежде всего запросы мореплавания, так как из-за отсутствия компаса и механических часов навигация в открытом море осуществлялась исключительно по наблюдениям небесных светил.

В эпоху средневековья астрометрия получила широкое распространение на арабском Востоке. Выдающимся наблюдателем XV в. был Улугбек. На исходе XVI в. датчанин Т. Браге выполнил измерения положений планеты Марс, обработав которые И. Кеплер открыл три закона движения планет. Позже в астрономии появились новые разделы - небесная механика, звездная астрономия, астрофизика, но они сохранили связь с астрометрией, которая остается для них важным источником фактических исходных данных.

В XIX в. в мире было несколько крупных астрометрических центров. Видное место среди них принадлежало Пулковской обсерватории. Астрономы разных стран единодушно признавали Пулково астрономической столицей мира. Именно Пулковская обсерватория была одной из первых, где в астрометрии стала применяться фотография.

В связи с неуклонным ростом точности наблюдений задачи астрометрии постоянно усложнялись. Было открыто собственное движение звезд, астрометристы научились измерять параллаксы звезд. При составлении каталогов пришлось учитывать исключительно сложное движение оси вращения Земли, создав службу движения полюсов. Открытие неравномерности вращения Земли поставило много новых задач перед службой времени.

Возможности современной астрометрии полнее всего иллюстрируются достигнутыми точностями угловых измерений. Так, погрешности координат звезд в современных каталогах, как правило, не превышают ±0,1", а при изучении положения оси вращения Земли в пространстве и в теле Земли результаты наблюдений приближаются по точности к ±0,01". Это значит, что положение географических полюсов фиксируется на поверхности Земли в каждый момент времени с погрешностью не более 30 см.

Астрометрия существенно обогатилась за счет использования достижений радиотехники. Одновременные наблюдения радиоисточников на радиоинтерферометрах уже сегодня дают возможность определять их положения на небесной сфере с угловыми ошибками не более ±0,001". Астрометрические измерения с радиоинтерферометрами могут выполняться как для естественных радиоисточников, так и по специально установленным, например на поверхности Луны и планет, искусственным радиомаякам. Эта ветвь астрометрии выливается ныне в важную самостоятельную область исследований, которую называют радиоастрометрией.

Все более широкое применение находят лазерные дальномеры, используемые для локации Луны и искусственных спутников Земли. Это позволяет повысить точность, например, определения положения оси вращения Земли.

В современной астрометрии появились совершенно новые задачи, например проблема наблюдений быстро перемещающихся по небу искусственных спутников Земли. Во время длительных межпланетных полетов ориентация космических зондов выполняется по Солнцу, Земле, Луне, звездам. Приобрели большое значение астрометрические задачи, связанные с ориентировкой на поверхности Луны, Марса и других планет.