Астрометрия

НАСА-ның Калифорниялағы реактив хәрәкәт лабораторияһы — донъяла астрометрияның фундаменталь проблемалары өҫтөндә эшләгән иң күренекле ойошмаларҙан һанала.

Астрометрия (бор. юнан. ἄστρον — «йондоҙ» һәм μετρέω — «үлсәйем») — астрономияның, төп бурысы күк есемдәренең геометрик һәм кинематик үҙенсәлектәрен өйрәнеү булған бүлеге.

Астрометрияның төп маҡсаты тулыраҡ ваҡыттың билдәле бер мәлендә күк есемдәренең урынлашыуын һәм уларҙың тиҙлек векторҙарын юғары теүәллектә билдәләү тип формулировкалана. Был ике дәүмәлдең тулы тасуирламаһы алты астрометрик параметр менән бирелә:

• күк экватор координаталары, йәки позициялары, тура күтәрелеү ( ${\boldsymbol {\alpha }}$ ) һәм ауышлыҡ (${\boldsymbol {\delta }}$ );
• үҙ хәрәкәттәре, йәғни тура күтәрелеү һәм ауышлыҡ буйынса экваториаль тиҙлектәр (${\dot {\alpha }},{\dot {\delta }}$ );
• параллакстар ;
• радиаль тиҙлектәр.

Был астрометрик күрһәткестәрҙе теүәл үлсәү беҙгә астрономик объект тураһында өҫтәмә мәғлүмәт алырға мөмкинлек бирә, мәҫәлән:

• есемдең абсолют яҡтылығы;
• предметтың массаһы һәм йәше;
• объекттың урынын классификациялау: Ҡояш системаһында, Галактикала, унан ары һ.б.;
• объект ҡараған күк есемдәре ғаиләһен классификациялау;
• объекттың күренмәгән юлдаштарының булмауы/барлығы.

Был мәғлүмәттәрҙең күбеһе күҙәтелгән объекттың физик үҙенсәлектәре һәм эске төҙөлөшө тураһында һығымталар яһау өсөн, шулай уҡ төп һорауҙарға — бөтә ғаләмдең күләме, массаһы һәм йәше тураһында яуап бирер өсөн кәрәк. Шулай итеп, астрометрия астрономияның иң мөһим тармаҡтарының береһе булып тора, башҡа тармаҡтарҙың (астрофизика, космология, космогония, күк механикаһы һ.б.) үҫеше өсөн кәрәкле эксперименталь мәғлүмәттәр бирә.

Астрометрия классификацияһы

Фундаменталь астрометрия

Күк есемдәренең урынлашыуын һәм хәрәкәттәрен теүәл үлсәү өсөн координаталары билдәләнгән иҫәпләү системаһы кәрәк. Фундаменталь астрометрия — астрометрияның бындай координаталар системаһын һайлау мәсьәләләре һәм уға бәйле һорауҙар — ниндәй объекттарҙы иҫәпләү башы итеп һайларға (координаталар системаһын тормошҡа ашырыу тип атала); һәм координаталар системаһын иҫәпләү башы булып хеҙмәт иткән объекттарға нисек бәйләргә мәсьәләләре менән шөғөлләнгән ярҙамсы өлкәһе.

Хәҙерге координаталар системалары кинематик һәм динамик системаларға бүленә:

• динамик координаталар системаһы — Ерҙең Ҡояш тирәләй әйләнеү орбитаһы элементтары нигеҙендә билдәләнгән система.
• кинематик координаталар системаһы — үҙ хәрәкәттәре ярайһы уҡ яҡшы билдәле тип иҫәпләргә мөмкин булған есемдәргә бәйле нигеҙләнгән координаталар системаһы.

Астрономия үҫешә башлағандан алып XX быуат аҙағына тиклем астрономдар һәр ваҡыт динамик экваториаль координаталар системаһын ҡулланған. Был системаның иҫәпләү башы итеп, традицион рәүештә ${\boldsymbol {\Upsilon }}$ символы менән тамғаланған яҙғы көн менән төн тигеҙлеге нөктәһе ҡабул ителгән. Ул Ҡояштың йыллыҡ хәрәкәтен күҙәтеүҙәрҙән билдәләнгән эклиптиканың күк экваторы менән киҫешкән нөктәһе була.

Бындай динамик системаның бер нисә етешһеҙлеге бар. Ер күсәренең прецессияһы (есемдең әйләнеү күсәренең арауыҡта үҙенең йүнәлешен үҙгәртеү күренеше) һәм нутацияһы (латин телендәге nutatio тирбәлеү; бәүелеү, һелкенеү), Ер эсендә әйләнеш күсәренең хәрәкәт итеүе, Ҡояш системаһындағы есемдәр арҡаһында Ер орбитаһының быуаттар буйына һәм периодик боҙолоуҙары («планета прецессияһы» тип атала) арҡаһында, яҙғы көн менән төн тигеҙлеге нөктәһе йондоҙҙар араһында хәрәкәт итә. Астрономияла динамик координаталар системаһын ҡулланған осорҙа, был хәрәкәтте өҫтәге бөтә процестар йоғонтоһон иҫәпләү юлы менән компенсацияларға мәжбүр булалар, ә координаталар һәр эпоха өсөн ярашлы рәүештә яңынан иҫәпләнә.

Бынан тыш, динамик иҫәпләү системаһы терәк системаһына ҡуйылған инерциаллек талабын ҡәнәғәтләндермәй.

Был ҡыйынлыҡтар динамик координаталар системаһын кинематик системаға алмаштырыу кәрәклегенә килтерә. Хәҙерге астрометрияла кинематик координаталар системаһы ҡулланыла. Әлеге ваҡытта радиодиапазонда ICRF координаталар системаһы ҡулланыла, унда терәк итеп галактиканан тыш объекттар алына. Оптик диапазон өсөн иһә HCRF системаһы ҡулланыла, ул Гиппаркос йыһан астрометрияһы проектының күҙәтеүҙәрен ICRF системаһына бәйләй.

Терәк сифатында галактиканан тыш объекттарға нигеҙләнгән кинематик иҫәпләү системаһы квазиинерциаль тип иҫәпләнә (сөнки галактиканан тыш объекттар хәрәкәтендә тиҙләнеште, хатта был хәрәкәттең үҙенең булыуын да иғтибарға алмаҫҡа мөмкин).

Теләһә ниндәй кинематик координаталар системаһы фундаменталь каталог ярҙамында билдәләнә. Фундаменталь каталог ул был каталогҡа ингән объекттарҙың бөтә астрометрик параметрҙары йыйылмаһы булып тора.

Практик астрометрия

Практик астрометрия тип астрометрияның түбәндәге мәсьәләләр менән шөғөлләнгән бүлеге атала:

• билдәләнгән координаталар системаһын ҡулланыу;
• алынған мәғлүмәттәрҙән өйрәнелгән объекттар ҡайҙа урынлашҡан һәм улар нисек хәрәкәт итеүен билдәләү;
• был мәсьәләләрҙе хәл итеү өсөн күҙәтеүҙәрҙе ойоштороу һәм эшкәртеү;
• алынған һөҙөмтәләрҙең дөрөҫлөгөн баһалау һәм уны кәрәкле теүәллеккә тиклем яҡшыртыу.

Практик астрометрия шулай уҡ күкте күҙәтеүҙе — мөмкин тиклем күберәк астрометрик объекттарҙы каталоглаштырыу маҡсатында ентекле фотографик карталар төҙөүҙе үҙ эсенә ала.

Ер әйләнешен өйрәнеү

Астрометрик күҙәтеүҙәр күпселек осраҡта Ер өҫтөнән үткәрелгәнгә күрә, уның хәрәкәтендәге һәм ер ҡабығының хәрәкәтендәге ниндәй ҙә булһа үҙгәрештәрҙе өйрәнеү ҙә астрометрик мәсьәләләрҙе хәл итеү менән бәйле һәм астрометрияның бүлеге булып тора. Ер өҫтөндәге һәр айырым нөктәнең хәрәкәтенә прецессия, нутация, полюстар хәрәкәте, Ер әйләнешенең яйланыуы, литосфера плиталарының хәрәкәт итеүе һәм гравитацион ҡырҙа сәғәт барышының тигеҙ булмауы кеүек процестар йоғонто яһай. Етмәһә, Ер әйләнешенең параметрҙары даими түгел; улар ваҡыт үткән һайын үҙгәрә. Ерҙең әйләнешен өйрәнеү өсөн ҡулланылған ысулдарҙың береһе — гравиметрия.

Яҡынса XX быуат уртаһына тиклем Ер әйләнеше астрометрияла ваҡыт һәм географик координаталарҙы үлсәү өсөн ҡулланыла. Икеһе өсөн дә анығыраҡ ысулдар уйлап сығарылғас, хәҙер астрометрия кире мәсьәләне хәл итә: теүәл ваҡыт стандарттарын ҡулланып Ер әйләнешенең үҙгәрештәрен (атап әйткәндә, уның яйланыуын) өйрәнә; һәм глобаль юлдаш навигацияһы системалары ярҙамында ер ҡабығы тирбәлеүҙәрен өйрәнә.

Астрометрия тарихы .

XX быуат башында астрофизика барлыҡҡа килгәнгә тиклем бөтә астрономия тиерлек астрометрияға ҡайтып ҡала. Астрометрия йондоҙҙар каталогтары менән айырылғыһыҙ бәйле. Тәүге каталогты боронғо Ҡытайҙа астроном Ши Шэнь төҙөй. Дөрөҫөрәге, был каталог түгел, ә күктең схематик картаһы була. Йондоҙ координаталарын үҙ эсенә алған беренсе астрометрик каталог боронғо грек астрономы Гиппарх тарафынан булдырылған һәм беҙҙең эраға тиклем 129 йылға ҡарай, әммә ул һаҡланмаған. Ул үҙенең күҙәтеүҙәрен элеккеләре менән сағыштырып, Гиппарх көн менән төн тигеҙләшеүе прецессияһы күренешен аса. Астрометрия үҫешенә этәргес булып кешенең практик ихтыяждары тора: компас йәки механик сәғәтһеҙ навигация күк есемдәрен күҙәтеү юлы менән генә башҡарыла ала (ҡара: Астрономик навигация ).

Урта быуаттарҙа астрометрия ғәрәп донъяһында киң таралған була. Уға әл-Баттани (X быуат), әл-Бируни (XI быуат) һәм Олуғбәк (XV быуат) иң ҙур өлөш индерәләр. XVI быуатта Тихо Браге 16 йыл дауамында Марсты күҙәтә, был күҙәтеүҙәрҙе анализлағандан һуң, уның вариҫы Йоһанн Кеплер планеталарҙың хәрәкәт итеү закондарын аса. Был эмпирик закондар нигеҙендә Исаак Ньютон бөтә донъя тартылыу законын тасуирлай һәм классик механикаға нигеҙ һала, был фәнни алымдың барлыҡҡа килеүенә килтерә.

XX быуат аҙағында, һиҙелерлек көрсөктән һуң, иҫәпләү технологияһы үҫеше һәм нурланыш ҡабул итеүселәрҙең камиллашыуы арҡаһында астрометрияла революция була.

Хәҙерге астрометрияның төп бурыстары

Башта астрометрияның бурысы навигация өсөн географик координаталарҙы билдәләү маҡсатында йондоҙҙарҙың торошон үлсәү була. Әгәр географик координаталар билдәле булһа, йондоҙҙоң күк меридианы аша үткән мәлен билдәләп, урындағы ҡояш ваҡытын белергә мөмкин.

Хәҙерге астрометрияның төп маҡсаттары .

Вашингтондағы АҠШ хәрби-диңгеҙ обсерваторияһы бинаһы ( ингл. US Naval Observatory, йәки USNO ).

• Хәҙерге күҙәтеүҙәр өсөн талап ителгән универсаль критерийҙарҙы сағыштырмаса ҡәнәғәтләндергән яңы фундаменталь каталог булдырыу;
• Ерҙәге терәк иҫәпләү системаһын (ITRS) камиллаштырыу.
• Сағыштырмалыҡ теорияһын һынау, уның төп параметрҙарын аныҡлау;
• Ғәмәлдәге фотографик күҙәтеүҙәренән өҫтөнлөктәргә эйә булған универсаль күк картаһын булдырыу;
• Беҙҙең галактикалағы мөмкин тиклем күберәк төрлө объекттар өсөн астрометрик параметрҙар алыу;
• Микролинза эффектын, шул иҫәптән уның фундаменталь терәк система төҙөүгә йоғонтоһон өйрәнеү;
• Ер һәм Ҡояш системаһы есемдәре хәрәкәте теорияларын камиллаштырыу өсөн мониторинг күҙәтеүҙәрен туплау;

Астрометрия ысулдары

Астрометрик күҙәтеүҙәр

Яҡтылыҡтың нөктәле сығанағын (Шул иҫәптән Ҡояштан башҡа теләһә ниндәй йондоҙҙо) астрономик күҙәтеүҙәрҙә үлсәнә торған дәүмәлдәр булып торалар:

• Йондоҙ дәүмәле — нөктә сығанағынан ваҡыт берәмеге эсендә берәмек майҙанға килгән яҡтылыҡ кванттарының һанын характерлай;
• спектраль составы — сығанаҡтан килгән бөтә кванттарҙың тулҡын оҙонлоғо буйынса таралыуын характерлай;
• координаталар, йәки йондоҙҙарҙың торошо — был кванттар ниндәй йүнәлештән килгәнен күрһәткән дәүмәлдәр.

Был дәүмәлдәрҙе үлсәүсе күҙәтеүҙәр ярашлы рәүештә фотометрик, спектроскопик һәм астрометрик булалар. Яңы, универсаль яҡтылыҡ ҡабул итеүселәре барлыҡҡа килеү менән, күҙәтеүҙәрҙе классификациялау буйынса бындай бүленеш һиҙелерлек кәмей бара. Күк есемдәренең астрометрик параметрҙарын билдәләү өсөн был үлсәүҙәрҙең өс төрө лә кәрәк.

Позиция үлсәүҙәренең теүәллеге ${\boldsymbol {\mu }}$, нөктәле сығанаҡтан алынған һүрәттең дифракция дискы радиусы 𝑅 һәм килгән яҡтылыҡ кванттары һаны 𝑛 менән түбәндәгесә бәйле: $\mu \sim R/{\sqrt {n}}$

Астрометрик приборҙар

Gaia йыһан аппараты мөйөштәрҙе 20 μas-ҡа (дуға микросекунды) тиклем үлсәү аныҡлығына өлгәшә тип фаразлана.

Классик астрометрик приборҙар

Классик астрограф — күк есемдәрен фотоға төшөрөү өсөн ҡулланылған телескоп-рефрактор. Ул XIX быуат аҙағында фотография уйлап табылғандан һуң таралыу ала. Күк йөҙөн күҙәтеү өсөн ҡулланыла.

Шмидт телескобы — классик астрограф менән сағыштырғанда, яҡтылыҡ ҡеүәте һәм күреү майҙаны ҙур булған көҙгө-линзалы телескоп (катадиоптрик телескоп). Шулай уҡ күк йөҙөн тикшергәндә ҡулланыла.

Оҙон фокуслы астрограф — фокус алыҫлығы 19 метрға тиклем булған рефрактор. Классик астрографтан айырмалы рәүештә, ул ҙурыраҡ ҙурайтыу бирә, был уны параллакстарҙы үлсәү өсөн ҡулланырға мөмкинлек бирә.

Пассажлы инструмент — рефрактор, ул ике тумбаға ныҡ беркетелгән һәм көнбайыш-көнсығыш йүнәлештә урынлашҡан горизонталь күсәр тирәләй генә әйләнә ала. Күк есемдәрен күк меридианы аша үткәндә, йәғни өҫкө һәм аҫҡы кульминациялары ваҡытында күҙәтергә була. Күсәргә махсус диск беркетелгән, уның аша инструмент торбаһын бейеклек буйынса йүнәлтергә мөмкин. Күҙәтеү ваҡытында күк есеменең меридиан аша үткән мәле лә теркәлә.

Меридиан түңәрәге — күк есемдәренең меридиан аша үтеүен күҙәтеп, уларҙың экваториаль координаталарын теүәл билдәләү өсөн ҡулланылған астрометрик прибор. Пассажлы инструменттан айырмалы рәүештә, күсәргә бүленгән түңәрәктәр беркетелгән, был күҙәтелгән күк есемдәренең ауышлығын юғары теүәллек менән билдәләргә мөмкинлек бирә.

Зенит-телескоп һәм зенит-торба. Киңлекте билдәләү өсөн ҡулланылалар.

Һылтанмалар

• Астрофотометрия // Брокгауз һәм Ефрондың энциклопедик һүҙлеге: 86 томда (82 т. һәм 4 өҫтәмә том). — СПб., 1890—1907. (рус.)
• Годичный параллакс и расстояния до звёзд Архивная копия от 24 сентября 2020 на Wayback Machine
• Расстояния до космических объектов (методы определения) Архивная копия от 4 июня 2008 на Wayback Machine
• Геометрия Космоса(недоступная ссылка) Проверено 1 май 2018.
• Методы определения расстояний до галактик
• Шкала расстояний во вселенной Архивная копия от 19 февраля 2007 на Wayback Machine