Исследования астрономического спутника гиппарх доклад кратко

Обновлено: 30.06.2024

Спутник был запущен в 1989 году и за 37 месяцев работы собрал информацию более чем о миллионе звёзд [1] . Точность измерений для основного эксперимента (более 100 тыс. звёзд) составила 1 миллисекунду дуги . Hipparcos — первый и, на 2014 год, единственный завершивший свою работу космический астрометрический проект. Успех программы позволил увеличить точность астрометрических измерений на порядок и тем самым совершить весьма значительный прорыв в астрономии.

Идея высокоточного измерения параллаксов с борта искусственного спутника была предложена ещё в 1966 году французским астрономом П. Лакрутом. Тогда подобное предложение делалось со значительным упреждением в расчёте на развитие технологий, однако, членами научного совета Европейского космического агентства была проделана работа по его детальному рассмотрению, предвычислению результатов и дополнению проекта деталями, и в 1980 году ЕКА приступило к работе над непосредственной реализацией. В процессе разработки проекта дополнительно ввели эксперимент Tycho (названный так в честь датского астронома Тихо Браге). Суть эксперимента заключалась в использовании ранее введенного устройства отождествления звёзд (англ. star-mapper ) для научных целей (первоначально оно использовалось только для определения ориентации спутника в пространстве) [2] [3] [4] .

Оптическая система представляла собой катадиоптрический телескоп системы Шмидта. Перед объективом стояло два плоских зеркала, сводивших в одно поле зрения две площадки на небе, отстоящие друг от друга на 58°.

диаметр апертуры: 290 мм ;
фокусное расстояние: 1400 мм ;
масса аппарата: 500 кг ;
максимальная точность: 0,001″.

Спутником было выполнено свыше 3 млн наблюдений 118 324 звёзд , включённых в основную программу (это почти все звёзды до 9 m ), и несколько десятков миллионов наблюдений примерно 1 млн звёзд с помощью вспомогательной аппаратуры (вначале планировалось включить 100 тыс. звёзд по основной программе, но потом её минимум увеличили).

В процессе эксперимента было открыто свыше 8000 переменных и около 3000 двойных звёзд.

Для звёзд каталога Hipparcos приводятся следующие астрометрические параметры:

положения (точные координаты — два параметра);
собственные движения;
параллаксы;
звёздные величины в фотометрических системах B и V .

Основные характеристики каталогов Hipparcos и Tycho

Каталог	Hipparcos	Tycho
Система каталога	ICRS	ICRS
Средняя эпоха наблюдений	1991,25	1991,25
Число звёзд	118 218	1 058 332
Предельная звёздная величина	8 m	11,5 m
Точность положений	≈ 0.001″	0,007 ″— 0,025 ″
Точность собственных движений	≈ 0,001 ″ в год	—
Точность параллаксов	≈ 0,001 ″	—
Средняя точность фотометрии	≈ 0,002 m	0,06 m — 0,1 m

Каталог Hipparcos

До эксперимента точность была оценена как 2 миллисекунды дуги , реально полученная оказалась лучше — 1 миллисекунда дуги для большинства звёзд.

Точность измерения параллаксов каталога позволила значительно уточнить представления о расстояниях до звёзд. По результатам космического эксперимента, для 20 000 звёзд расстояния стали известны с точностью не хуже 10 %, а для 49 000 звёзд — не хуже 20 %. Вскоре после публикации результатов Международный астрономический союз рекомендовал использовать каталог Hipparcos как первичную реализацию Международной небесной системы координат (ICRS) в оптическом диапазоне [6] .

Связь с опорной системой координат в радиодиапазоне — ICRF — осуществлялась через:

Авторы каталога Hipparcos указывают следующие оценки точности совпадения системы ICRF и системы каталога:

рассогласование между системами по направлению осей может составлять 0,6 милисекунд дуги;
вращение одной системы координат относительно другой может составлять около 0,25 милисекунд дуги в год [3] .

Впоследствии из числа объектов каталога, определяющих опорную систему, было рекомендовано исключить двойные звёзды, некоторые переменные звёзды, и те, относительно которых имеются сомнения в точности данных [7] . Соответствующая опорная система координат получила название HCRF [8] .

Каталог Tycho-2

Ещё одним результатом является каталог Tycho-2. В отличие от каталогов Hipparcos и Tycho, он базируется не только на результатах наблюдений спутника. При его создании использовано множество наземных наблюдений для уточнения собственных движений. Содержит около 2,5 млн звёзд, для которых приводятся положения, собственные движения, звёздные величины в системах, близких к стандартным системам B и V, а также другие сведения. Точность положений для звёзд 9 величины — около 0,05 секунд дуги, собственных движений — 0,002 — 0,003 секунд дуги в год [2] . Каталог был опубликован в 2000 году и заменил собой каталог Tycho [9] .

Сравнительная характеристика каталогов

Каталог Hipparcos не имеет аналогов для применения в практических задачах, требующих высокой астрометрической и фотометрической точности при работе с большими полями зрения и в сходном с каталогом динамическом диапазоне звёздных величин (9 m —11 m ). Он не становится полностью универсален ввиду наличия в современной астрономии большого количества практических задач, в которых используются малые поля зрения (порядка угловых минут) и диапазоны звёздных величин от 14 m до 23 m . Каталог Tycho-2 подходит уже для значительно большего количества задач, чем Hipparcos, но имеет меньшую точность.

Кратко результаты миссии HIPPARCOS можно охарактеризовать следующим образом:

определены пять астрометрических параметров (в частности, параллаксы) 118 324 звёзд с точностью, превосходящей точность наземных наблюдений в 100 раз ;
определены положения (два астрометрических параметра) для 1 млн звёзд, с точностью, превосходящей точность наземных наблюдений в 5 — 10 раз ;
определены фотометрические данные (звёздные величины в двух цветах) для 1 млн звёзд. Точность этих данных хотя и уступает точности лучших наземных наблюдений, но данные представлены в однородной фотометрической системе, что иногда бывает более важно. Однородность фотометрии для такого количества звёзд достигнута впервые в истории астрономии;
открыто свыше 8000 переменных и около 3000 двойных звёзд;
создан новый фундаментальный каталог, а также два других дополнительных каталога, удовлетворяющих множеству задач астрономии значительно лучше каталогов, полностью базирующихся на наземных наблюдениях.

Некоторые из этих результатов являются не только более точными, но и принципиально новыми (например, параллаксы являются абсолютными, а не относительными, как при наземных наблюдениях).

Влияние эксперимента Hipparcos на развитие астрометрии заключается в следующем:

Великий древнегреческий ученый и естествоиспытатель Гиппарх (Hipparcos) Никейский появился на свет около 190 года до н.э. в местечке Никея (ныне город Изнея на территории современной Турции). Биографы Гиппарха и историки более поздних времен в своих трудах указывали, что почти всю жизнь знаменитый грек жил и работал на острове Родос. Его первые научные наблюдения датируются 162-м годом до н.э., последние – 127-м. Ушел из жизни Гиппарх там же, где провел всю свою яркую, наполненную великими научными открытиями жизнь, — на Родосе около 120 года до наступления новой эры.

Величайшим достижением Гиппарха научный мир признал открытие и исследование астрономической прецессии – явления, первоначально названного предварением равноденствий. Наблюдая с помощью экваториального кольца за звёздным небом, он заметил перемещения точек равноденствия, и сделал вывод, что в каждом следующем году равноденствие наступает раньше, нежели в предыдущем. Сравнивая самостоятельно выведенные астрономические координаты α Девы/Спика и измерения астронома из древнеегипетской Александрии Тимохариса, Гиппарх определил примерную скорость прецессии – около 1о за сто лет.

Звёздный наблюдатель

Гиппарх в своей обсерватории в Александрии

Наш современник, американский историк астрономии Ноул Свердлов, оценивая неоспоримые заслуги Гиппарха, тем не менее, утверждал, что каталог звёздных координат, которым пользовался грек, был не совсем точным. Современные данные о скорости прецессии составляют 1о за 72 года. Гиппарху для проведения измерений понадобилось вычислить разность между сидерическим и тропическим периодами обращения Земли. Как предположил Свердлов, такие измерения первым провел за сто пятьдесят лет до описываемых событий Аристарх Самосский. В таком случае, основная заслуга грека – в подробнейшем исследовании уникального астрономического явления прецессии, а не в его открытии.

Жизненный календарь

Как и многие другие естествоиспытатели древности, Гиппарх внёс свою лепту в работу над календарём, рассчитав сколько длится тропический год по промежутку между летними солнцестояниями. Их наблюдали Аристарх в 280 году до н.э., и Гиппарх в 135 году до н.э. Современная теория зиждется на расчетах Гиппархом и другими учёными продолжительности метонова цикла (6939 дней 14 часов 15 минут) – теоретической основы определения ежегодных дат Пасхи по ортодоксальному (православному) христианскому календарю.

Тематика трудов Гиппарха обширна, а результаты и до сегодняшнего времени во многом спорны. Не в последнюю очередь благодаря тому, что потомки грека на Олимпе астрономической науки пошли в своих рассуждениях, предположениях и расчётах дальше. Гиппарх — основоположник сложнейших расчетов, краеугольного камня современной астрономии и астрофизики — расстояния от Земли до Луны и Солнца, размеров и параметров орбит обоих светил.

Заслуги астронома оценены современной наукой. В его честь назван кратер на Луне и астероид №4000, открытый 4 января 1989 года в Японии. С 1989 года в течение 37 месяцев вокруг Земли вращался орбитальный телескоп Hipparcos, собравший астрономическую информацию о миллионе звезд. Он продолжил дело, которое до наступления новой эры начал величайший древнегреческий учёный Гиппарх – муж, трудолюбец и поклонник истины.

+ Астроплощадка: 53°20′56,505″ N 83°46′07,735″ E, H_абс. = 209 м.

Гиппарх (около 190-125 до н.э.)

Гиппарх - древнегреческий ученый, один из основоположников астрономии.Родился в городе Никее, жил и работал на острове Родос. Гиппарху принадлежит заслуга создания первых математических теорий видимого движения Солнца и Луны и теории затмений. Он правильно определил размер Луны и ее расстояние от Земли. Сопоставляя результаты личных наблюдений и наблюдений своих предшественников, он с большой точностью вычислил продолжительность солнечного года (ошибка не более 6 мин).

Гиппарх и другие астрономы древности уделяли много внимания наблюдениям движений планет.

Наблюдаемое с Земли движение планет довольно сложно: скорость планеты то увеличивается, то уменьшается, временами она и вовсе останавливается, после чего начинает двигаться в обратном направлении. При этом планета иногда описывает на небе петли. Эта сложность, как сейчас мы знаем, является результатом того, что наблюдения ведутся с Земли, которая сама обращается вокруг Солнца.

Гиппарх же, считавший Землю неподвижной, полагал наблюдаемое движение планет реальными. В объяснении движения планет он следовал теории эпициклов. Теория эпициклов давала с известным приближением чисто формальное, геометрическое представление о движении планет.

Составленные Гиппархом таблицы положений Солнца и Луны позволили предвычислять моменты наступления с ошибкой 1-2 ч.

Гиппарх впервые стал использовать в астрономии методы сферической тригонометрии. Он повысил точность наблюдений, применив крест нитей для наведения на светило в угломерных инструментах - секстантах и квадрантах.

Ученый составил огромный по тем временам каталог положений 850 звезд, разделив их по блеску на 6 степеней (звездных величин).

Гиппарх ввел географические координаты - широту и долготу, и его можно считать основателем математической географии.

Гиппарх Никейский был греческим астрономом и математиком, известным своим большим вкладом в обе области науки. Его жизнь совершенно неизвестна, хотя известно, что он был также известен как Гиппарх Родосский за то, что часть своей жизни прожил на этом греческом острове.

Ученый родился в Никеи, на территории современной Турции, в 190 г. до н.э. C. примерно. Немногочисленные известные данные о его биографии, похоже, указывают на то, что он работал в своем родном городе, записывая годовые погодные условия в этом районе. Эта работа была довольно распространена среди греческих астрономов, поскольку ее использовали для расчета начала сезона дождей и штормов.

Однако, согласно ссылкам, оставленным авторами, такими как Птолемей, об исследованиях Гиппарха, большая часть его профессиональной жизни прошла на Родосе. Сохранилась только одна работа из написанных ученым. К сожалению, по мнению экспертов, это одно из наименее важных.

Остальной вклад Гиппарха был собран другими более поздними учеными, такими как вышеупомянутый Птолемей. Среди его наиболее важных достижений - разработка каталога звезд, расчет прецессии точек равноденствия и расстояния между Землей и Луной, а также его отцовство тригонометрии.

биография

Гиппарх родился в Никее, Вифиния, нынешнем турецком городе Изник. Хотя данных о его жизни не так много, эксперты отмечают, что его рождение могло произойти около 190 г. до н.э. Его смерть произошла примерно в 127 году до нашей эры. C, на острове Родос.

Его основной областью деятельности была астрономия, область, в которой он считается важнейшей фигурой древности. Среди других достижений Гиппарх был пионером в создании количественных моделей движения Луны и Солнца. Кроме того, измерения, сделанные астрономом, были чрезвычайно точными.

Гиппарх воспользовался астрономическими методами, созданными учеными Халдеи и Вавилона. Эти знания и качество его работы сделали его открытия основой для исследований более поздних астрономов.

Работа в Никее

Как уже указывалось, сведений о жизни Гиппарха очень мало. Все, что известно, взято из работ других более поздних ученых, которые взяли это за основу.

Первые работы Гиппарха были выполнены в его родном городе Никее. Там я собираю записи о годовых погодных условиях в этом районе. Эта задача, очень распространенная в то время, позволила разработать метеорологические календари, с которыми можно было бы синхронизировать начало дождей и других природных явлений.

Родос

Неизвестно, когда и почему Гиппарх переехал на остров Родос. По имеющимся данным, именно там он развивался большую часть своей жизни.

На греческом острове он провел программу астрономических исследований и наблюдений, на которую неоднократно ссылался Птолемей. Этот ученый собрал более 20 наблюдений, сделанных Гиппархом между 147 и 127 годами до нашей эры. Точно так же он также процитировал три предыдущих наблюдения, датированных между 162 и 158 годами до нашей эры. С.

Однако эксперты считают, что приведенные Птолемеем наблюдения были лишь небольшой частью от общего числа.

Гиппарх был также автором нескольких весьма критических комментариев к работам своих предшественников и других современных астрономов.

Часть этих критических замечаний можно найти в единственной книге автора, сохранившейся до наших дней: Комментарий к Арату и Евдоксу. По словам его биографов, это небольшая работа, в которой исправлены многочисленные ошибки, содержащиеся в Феномены Аратуса. Точно так же он был очень упорен в ошибках, допущенных Эстастотеном в своих работах по географии.

Монеты с его лицом

Как и в случае с более повседневными аспектами биографии Гиппарха, неизвестно, как он выглядел. Тем не менее, есть изображения его лица, хотя и разработанные спустя долгое время после его смерти.

Монеты с его изображением чеканились в Никее между 128 и 235 годами нашей эры. Это, учитывая, что ученый умер 250 лет назад, не позволяет утверждать, что они были очень точными, но дает доказательство того, что его работа была признана в его родном городе.

Вклад Гиппарха

Гиппарх Никейский уже в древности считался одним из важнейших ученых. Более того, его влияние длилось веками.

Несмотря на всю важность, о его жизни известно очень мало. Из всех его работ до наших дней дошла только одна - вышеупомянутая. Комментарий к Арату и Евдоксу.

Из-за отсутствия прямых источников их вклад стал известен благодаря трудам Птолемея и Страбона. Первый, в частности, неоднократно цитировал Гиппарха в его Альмагест, великий астрономический сборник, написанный во 2 веке нашей эры. С.

Некоторые биографы отмечают, что Гиппарх построил на Родосе астрономическую обсерваторию для проведения своих исследований. Однако инструменты, которыми он пользовался, малоизвестны.

И снова Птолемей указал, что он построил теодолит для измерения углов, а также устройство для расчета расстояния между Солнцем и Луной.

Первый каталог звезд

Гиппарх открыл новую звезду, расположенную в созвездии Скорпиона, в 134 году до нашей эры. Это открытие вдохновило его на создание каталога, в который вошли около 850 звезд, классифицированных по их светимости по системе шести величин. Этот метод очень похож на тот, который используется в настоящее время.

Наряду с этим звездным каталогом Гиппарх построил небесный глобус, на котором были изображены созвездия и звезды, расположенные в виде сферы.

В дополнение к вышеупомянутым шести величинам светимости звезд (в которых 1 соответствует очень высокой яркости, а 6 - почти невидимой), Гиппарх указал в своем каталоге положение каждой звезды на небе.

К сожалению, этот оригинальный каталог не дошел до наших дней. Все, что известно об этой работе, исходит из работы Птолемея, который 300 лет спустя использовал ее в качестве основы для создания своего собственного каталога: Альмагест. По мнению экспертов, Птолемей скопировал то, что уже открыл Гиппарх, и расширил это своими открытиями.

Прецессия равноденствий

Прецессия определяется как движение точек равноденствия по эклиптике, мотивированное циклической прецессией оси вращения Земли.

Когда Гиппарх составлял свой каталог звезд, он заметил, что некоторые звезды сместились по сравнению с предыдущими измерениями, особенно с измерениями, сделанными халдейскими астрономами.

Это обстоятельство заставило его подумать, что движутся не звезды. Он пришел к выводу, что это Земля изменила свое положение.

Это изменение вызвано движением, называемым прецессией. В общих чертах это своего рода циклическое колебание, которое влияет на ориентацию оси вращения Земли. Каждый цикл состоит из 25 772 лет.

Таким образом, прецессия стала третьим типом движения, обнаруженным на Земле после вращения и перемещения.

Причиной этого движения является влияние гравитации Солнца и Луны на Землю. Эта гравитационная сила воздействует на экваториальную выпуклость планеты.

Различие между сидерическим годом и тропическим годом

Измерение величины прецессии равноденствий привело Гиппарха к утверждению, что существует два типа года: сидерический и тропический.

Точно так же он также рассчитал продолжительность обоих. Таким образом, звездный год, согласно их исследованиям, длится 365 дней, 6 часов и 10 минут. В свою очередь, тропический год длится 365 дней 5 часов 55 минут.

Его расчеты поражают своей точностью. Современные инструменты показали, что в первом случае ошибка Гиппарха составила всего 1 час, а во втором он ошибся только на 6 минут 15 секунд.

Гиппарх заявил, что следует принять тропический год, поскольку он гармонирует с временами года.

Расстояние Земля-Луна

Еще одним вкладом Гиппарха было измерение расстояния, отделяющего Землю от Луны. Ранее Аристарх Самосский пытался измерить его, но Гиппарх продемонстрировал весьма значительную точность.

Используя наблюдение затмения, произошедшего 14 марта 190 г. до н. Э. C подсчитал, что расстояние было в 30 раз больше диаметра Земли, что равно 384 000 километров. В настоящее время это расстояние установлено в 384 400 км.

Тригонометрия

Гиппарх также вошел в историю как отец тригонометрии. Эта область математики состоит из взаимосвязанных линейных и угловых измерений и широко используется в астрономии.

Благодаря использованию тригонометрии математика треугольников стала проще, что облегчает астрономические вычисления. Гиппарх составил таблицу угловых хорд, а затем опубликовал ее для использования другими учеными.

Параллели и меридианы

Исследователь Никеи был также пионером в делении Земли на параллели и меридианы. Таким образом, он широко использовал долготу и широту.

Среди других практических функций это позволило ему попытаться составить надежную двухмерную карту Земли.

Читайте также: