Светолокация луны принципы решения уравнений реферат

Обновлено: 30.06.2024

Председатель УМС, первый проректор _____________ Молдажанова А.А.

4. ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ

Содержание

Содержание рабочей учебной программы дисциплины для преподавателя

Перечень тем для самостоятельной работы студентов

Учебно-методическая карта по дисциплине

Карта обеспеченности учебно-методической литературой

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1. Краткое описание содержания дисциплины.

Космическая геодезия –раздел геодезической науки, в котором для решения научных и практических задач геодезии используются результаты наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ), космических аппаратов (КА) и Луны.

3.2. Целью данного курса является:

Получение студентами теоретических и практических основ современных космических аппаратов и установок.

Изучение процессов проходящих в космосе, методом их оценки и анализа качества полученных материалов.

3.3. Основные задачи изучения дисциплины:

Определение взаимного положения пунктов в некоторой геодезической

Определение положений центров референц- эллипсоидов (местных систем

координат) относительно центра масс Земли;

Определение координат пунктов в абсолютной системе, отнесенной к центру

масс Земли, и создание в перспективе единой мировой геодезической системы;

Установление связи между отдельными геодезическими системами;

Изучение внешнего гравитационного поля формы Земли;

Уточнение некоторых фундаментальных геодезических постоянных;

3.4 В результате изучения дисциплины студент должен:

знать общие принципы и методы взаимного положения пунктов в геодезической системе координат, положений центров референц – эллипсоидов относительно центра масс Земли; уточнить некоторых фундаментальных геодезических постоянных;

устройство специальных геодезических инструментов, приборов и систем, предназначенных для решения задач космической геодезии, их поверки и юстировку и способы эксплуатации;

современные технологии использования космических средств в топографо-геодезическом производстве;

теоретические основы методов изучения Луны, планет и их спутников по результатам космических наблюдений;

основы теории космической навигации, приборное обеспечение и методы математической обработки;

теоретические основы и методы использования спутниковых навигационных систем для выполнения топографо-геодезических работ прикладного характера;

методы космической геодезии для решения задач геодезии, астрономии, небесной механики.

владеть методами и способами выполнения геодезических, астрономо–геодезических, дистанционно – зондированных и картографических работ.

методами разработки проектов выполнения основных геодезических работ и наблюдений искусственных спутников;

методами экономических расчетов проектов работ с использованием средств космической геодезии;

методами астрономических и спутниковых наблюдений и измерений;

методами математической обработки результатов наблюдений искусственных спутников;

методами космической фотограмметрии;

усвоить методы обработки результатов измерений.

методы анализа данных орбитальных наблюдений для вывода параметров гравитационного поля Земли и геодинамических явлений;

методы выполнения наблюдений искусственных спутников Земли и других небесных тел методами космической геодезии.

уметь работать с геодезическими, стереофотограмметрическими приборами и картографическим оборудованием; квалифицированно выполнять математическую обработку геодезических и фотограмметрических измерений.

понимать значение и важность геодезии для обороны страны, народного хозяйства и развития Республики в целом.

иметь навыки оформления геодезических документов, заполнения журналов, составления контрольных ведомостей, составления каталогов; работы на ЭВМ.

приобрести знания о научных, философских и религиозных картинах мировоздания, об этических ценностях; о процессах и явлениях, происходящих в живой и неживой природе; о сущности власти и политической жизни, политических отношениях и процессах; об основных этапах в истории жизни человечества и их хронологии; об экологической ситуации в современном мире, о влиянии деятельности человека на окружающую среду, о принципах охраны природы и рационального использования.

3.5. Пререквизиты курса:

3.6 Постреквизиты курса:

Таблица 1 - Выписка из рабочего учебного плана

Форма итогового контроля

4 СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Таблица 2 – Содержание дисциплины. Распределение часов по видам занятий.

Наименование тем и их содержание

Введение. Системы координат и системы времени в космической геодезии

Инерциальная система отсчета. Геоцентрические системы координат, вращающиеся вместе с Землей. Топоцентрические и орбитальные системы координат. Системы звездного и всемирного времени. Эфемеридное время. Атомное время.

Аппаратура и методы наблюдения ИСЗ .

Особенности наблюдения ИСЗ. Классификация методов наблюдения ИСЗ и их краткая характеристика.

Фотографический метод наблюдения.

Особенности применения фотографического метода при наблюдениях ИСЗ. Аппаратура для фотографических наблюдений. Измерения координат на снимке. Математическая обработка результатов измерений. Вычисление топоцентрического направления на ИСЗ.

Телевизионный метод наблюдения.

Возможности применения телевизионной техники для наблюдения ИСЗ и космических объектов. Аппаратура, методика наблюдений и обработки результатов. Комбинированные системы определения координат.

Применение лазерной техники для наблюдения ИСЗ.

Особенности и возможности лазерно-дальномерных измерений. Лазерные установки для наблюдений ИСЗ.

Радиотехнические методы наблюдений.

Радиодальномерные наблюдения ИСЗ. Доплеровские системы наблюдений ИСЗ. Радиоинтерференционные методы наблюдений.

Невозмущенное движение ИСЗ .

Дифференциальные уравнения невозмущенного движения, их интегрирование и исследования. Вывод дифференциальных уравнений невозмущенного движения. Законы Кеплера. Элементы орбиты, их связь с постоянными интегрирования, координатами и компонентами скорости ИСЗ. Динамический интеграл. Третий закон Кеплера. Основные формулы невозмущенного движения. Определение элементов орбиты из наблюдений. Определение предварительных элементов орбиты ИСЗ из наблюдений. Понятие о методе уточнения орбит ИСЗ.

Возмущенное движение ИСЗ.

Дифференциальные уравнения возмущенного движения. Постановка задачи. Аналитические основы теории возмущенного движения. Канонические уравнения Гамильтона. Особенности уравнения Лагранжа и Ньютона.

Методы приближенного интегрирования дифференциальных уравнений возмущенного движения ИСЗ.

Основные методы приближенного аналитического интегрирования уравнений движения ИСЗ. Интегрирование канонических уравнений движения. Основные методы численного интегрирования уравнений возмущенного движения

Разложения геоцентрических координат ИСЗ и их функций в ряды.

Постановка задачи. Тригонометрические разложения. Разложения по коэффициентам Ганзена. Сходимость разложений

Возмущающие функции и возмущающие ускорения, действующие на ИСЗ. Возмущения в движении ИСЗ

Постановка задачи. Возмущающая функция геопотенциала. Разложение возмущающей функции геопотенциала. Некоторые другие формы представления геопотенциала, применяемые в космической геодезии. Не геопотенциальные возмущающие функции. Составляющие возмущающего ускорения, вызванного атмосферным торможением. Малые возмущающие факторы

Классификация типов возмущений, вызываемых потенциальными факторами. Возмущения в движении ИСЗ от потенциальных факторов. Эволюция орбиты ИСЗ под действием атмосферного торможения

Геометрические задачи космической геодезии и методы их решения

Схемы построения спутниковой триангуляции и основные уравнения. Уравнивание спутниковых геодезических сетей .

Общие принципы использования ИСЗ для определения координат наземных пунктов. Уравнение плоскости синхронизации и хорды. Формулы для определения координат вершин некоторых элементарных фигур спутниковой триангуляции.

Виды условий, возникающих в спутниковой триангуляции. Уравнения поправок в спутниковой триангуляции. Уравнивание спутниковой триангуляции параметрическим способом

Точность определения пунктов в элементарных фигурах и сетях спутниковой триангуляции. Сведения о проектировании спутниковой триангуляции .

Задачи и методы априорной оценки точности. Ошибки определения отдельных элементов спутниковой триангуляции. Ошибка положения вершины угловой пространственной засечки. Ошибки положения вершины засечки плоскостей. Ошибки положения вершин линейных, разностно-дальномерных и комбинированных засечек. Ошибки положения конечных пунктов ряда космической триангуляции. Формы приближенной оценки точности положения пунктов в сплошных сетях спутниковой триангуляции.

Основы проектирования спутниковой триангуляции. Оптимальные формы отдельных фигур спутниковой триангуляции. Оптимальные сочетания измерений в сплошных сетях спутниковой триангуляции. Соображения по проектированию спутниковой триангуляции.

Общие динамические задачи космической геодезии. Спутниковое нивелирования

Постановка задач. Вычисление свободных членов уравнений поправок в орбитальном и общем динамическом методах. Вычисление коэффициентов уравнений поправок в орбитальном и общем динамическом методах. О решении уравнений поправок общего динамического и орбитального методов. Определение параметров геопотенциала по возмущениям орбит спутников. Дополнительные сведения о сущности резонансных возмущений. Дополнительные сведения об определении коэффициентов долготных гармоник геопотенциала по резонансным возмущениям.

Сущность спутникового нивелированиям. Уравнения спутникового нивелирования. Вклад спутникового нивелирования в решение задач геодезии.

Светолокация Луны и радиоинтерферометрические наблюдения космических объектов. Методы решения задач геодинамики. Определение основных параметров Земли .

Общие сведения о светолокации Луны. Уравнения системы Земля – Луна. Принципы решения уравнений светолокации Луны. Длиннобазисная радиоинтерферометрия.

Геодинамические задачи в геодезии. Определение параметров динамической фигуры Земли. Изучение движения полюсов Земли. Определение высот геоида и изучение топографии морей и мирового океана.

Параметры Нормальной Земли и согласующие формулы. Определение геоцентрической гравитационной постоянной. Определение второго гармонического коэффициента геогравитационного потенциала по возмущениям элементов орбиты ИСЗ. Определение параметров земного эллипсоида вращения. Определение параметров трехосного земного эллипсоида.

Основные результаты, полученные из наблюдений ИСЗ при решении задач геодезии и теории фигуры Земли. Результаты, полученные по наблюдениям ИСЗ и других космических аппаратов в геофизике и астрономии. Новые средства космической геодезии и перспективы ее развития .

Международные и национальные программы геодезического применения ИСЗ. Результаты, полученные геометрическим методом. Результаты, полученные динамическим методом. Определение ориентирования систем геодезических координат относительно геоцентрической системы. Опыты по баллонной триангуляции. Наблюдения геостационарных ИСЗ.

Сведения об определении фундаментальных геодезических постоянных. Данные о вращении Земли. Геофизические выводы, полученные по наблюдениям ИСЗ и других КА.

Роль новых средств в решении задач геодезии, геодинамики, астрометрии. Перспективы развития космической геодезии.

Луна с древнейших времён привлекала к себе внимание жителей Земли. Уже два-три тысячелетия тому назад учёные умели предсказывать даты наступления полнолуния и новолуния и такие явления, как затмения Солнца или Луны. В средние века составлялись специальные таблицы положений Луны, помогавшие мореплавателям ориентироваться в безграничных водных просторах. С одной стороны, Луна удалена от поверхности Земли, с другой стороны, направление на неё зависит от координат наблюдателя. Именно этим обстоятельством и пользовались вычислители таблиц.

В конце девятнадцатого века была открыта нерегулярность вращения Земли. Из этого следовало, что наблюдения прохождений звёзд через меридиан не обеспечивают геодезистов и астрономов равномерной шкалой времени. Возникшую проблему удалось быстро решить на основе теории движения Луны вокруг Земли. С начала двадцатого века на несколько десятилетий часами, хранящими равномерную шкалу времени, оказалась Луна.

В шестидесятые и семидесятые годы на естественный спутник Земли были доставлены уголковые отражатели. Появилась возможность определять расстояние от пункта наблюдений на Земле до пункта расположения уголкового отражателя на поверхности Луны. Замечательной особенностью таких измерений является высокая точность, равная в настоящее время нескольким сантиметрам.

Идея определять координаты наземного пункта наблюдений на новом, гораздо более высоком, чем сто лет назад, уровне точности, оказалась весьма привлекательной. Уже в середине семидесятых годов были опубликованы первые обнадёживающие результаты.

Обработка измерений топоцентрических дальностей до светоотражателей на Луне связана с решением большого круга теоретических проблем геодезии, астрометрии и небесной механики. К таким проблемам относятся:

привязка уголковых отражателей на Луне к селенографической системе координат,

построение высокоточной теории поступательного движения Луны,

построение теории поступательного движения Солнца и планет Солнечной системы,

построение теории вращения Луны как твёрдого тела.

Проблемы настолько сложны, что последовательное развитие каждой из них продолжается до сих пор в ведущих мировых центрах космической геодезии и астрономии.

При выполнении данной дипломной работы была поставлена следующая задача :

более подробно рассмотреть теоретические и практические основы некоторых из этих вопросов;

дать обзор наблюдений, хранящихся в базе данных светолокационных наблюдений Луны;

освоить пакет прикладных программ работы с современными численными эфемеридами Луны, Солнца и больших планет Солнечной системы;

вывести совокупность формул для вычисления теоретического значения расстояния между лазерным излучателем на Земле и уголковым отражателем на Луне;

вычисление положения отражателей в селенографической системе координат.

В первом разделе дан обзор исходных данных: приведены сведения об уголковых отражателях, установленных на Луне, рассмотрены физические основы метода лазерной локации и сделана расшифровка записей результатов наблюдений, хранящихся в международном банке данных.

Во втором разделе рассмотрена задача вычисления теоретического значения результатов измерений и дано краткое описание современной численной эфемериды поступательного движения Луны, Солнца, больших планет и вращательного движения Луны. Такая эфемерида с условным названием DE405/LE405 создана в Лаборатории реактивного движения США и доступна пользователям через Интернет.

В третьем разделе представлены теоретические оценки точности определения некоторых геодезических параметров на основе лазерных наблюдений Луны. Даны исходные тексты простых вычислительных процедур, использованных при расчётах.

В заключении кратко суммированы результаты выполненной работы.

1. Исходные данные.

1.1. Уголковые отражатели на Луне.

1.2. Физические основы метода лазерной локации.

1.3. Банк данных результатов лазерной локации Луны.

В настоящее время лазерная локация уголковых отражателей на Луне выполняется на двух обсерваториях: Форт Дэвис (США, условный номер 7080) и Грасс (Франция, условный номер 7845). Ниже в таблице представлена выборка из суммарных данных наблюдений.

отражатель обсерватория год месяц/день часы:минуты:секунды

103 7845 2002 1/03 1:58:30

100 7080 2002 1/23 1:32:41

103 7080 2002 1/24 5:21:51

103 7080 2002 1/25 0:57:01

103 7080 2002 1/25 4:44:23

103 7080 2002 1/25 7:33:59

103 7080 2002 1/26 3:14:00

103 7080 2002 1/27 2:29:08

103 7080 2002 1/31 13:46:20

Данные таблицы означают следующее: в январе месяце 2002 года выполнялась лазерная локация уголковых отражателей на Луне с условными номерами 100 и 103.

Международная служба вращения Земли, станции лазерной локации и центры обработки информации обмениваются между собой результатами наблюдений в формате Quick Look (быстрый просмотр). Светолокация производится с частотой несколько импульсов в секунду, поэтому общий объём измерительной информации очень велик. В вычислительном центре службы лазерной локации, куда в оперативном режиме поступают данные наблюдений, выполняется первичная редукция, то есть сглаживание, отбраковка ошибочных точек и образование из набора измерений, полученных на некотором промежутке времени, одного "нормального" места. Файлы с "нормальными" точками можно найти в Интернете по адресу

ftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/slr/ l lrql/.

В одном наборе данных содержатся результаты первичной редукции измерений дальности. Каждая серия наблюдений, полученная на конкретной станции, отделяется от следующей серии специальной "шапкой", состоящей из пяти цифр 9. Далее следуют одна "головная" строка, содержащая информацию, общую для всех измерений данной серии, и несколько строк с результатами наблюдений. Примеры нескольких серий измерений даны ниже в таблице:

0000102 02006 7845 780153200015563600003001172764102121251

0000104 02006 7845 780153200015563700003001092764101601311

0000100 02006 7845 780153200015563700003001102764101721221

0000103 02007 7845 780153200015565600003001062764102141291

0000103 02007 7080 24195320-000191800000002232465100255101

Из таблицы следует, что на обсерватории Грасс 6 января 2002 года выполнены лазерные наблюдения уголковых отражателей на Луне с номерами 100, 102, 104, а уголковый отражатель номер 103 лоцировался 7 января 2002 года с пунктов наблюдений Грасс и Форт Дэвис.

Более подробно формат Quick Look рассмотрим на следующем примере.

1 10 20 30 40 50

0000103 02007 7080 24195320-000191800000002232465100255101

- "шапка", отделяющая одну серию от другой.

"Головная" строка содержит следующую информацию:

колонки 1 - 7 : 0000103 - номер для отождествления отражателя;

колонки 8 - 9 : 02 - номер года от начала столетия;

колонки 10 - 12 : 007 - номер дня от начала года;

колонки 13 - 16 : 7080 - номер для отождествления обсерватории;

колонки 21 - 24 : 5320 - длина волны лазерного излучателя в единицах

колонка 43 : 2 - индикатор длительности интервала осреднения

"сырых" наблюдений при образовании одной

2 = лазерная локация Луны,

колонка 44 : 3 - индикатор шкалы времени:

колонки 53 - 54 : 51 - контрольная сумма: остаток от деления на 100

суммы цифр в колонках 1-52.

- строка результатов измерений.

Строка результатов измерений содержит следующую информацию:

418700814413 - момент излучения импульса, измеряемый в единицах

0.1 микросекунды от 0 часов UTC, если интервал

наблюдений пересекает отметку 24 часа UTC,

то приводится остаток от деления на 86400 секунд;

474270430919 - разность между моментом приёма и моментом

излучения импульса в пикосекундах;

0000026 - стандартное отклонение разности между моментами

приёма и возвращения импульса в пикосекундах;

08041 - атмосферное давление в единицах 0.1 миллибар;

2783 - температура по шкале Кельвина в единицах 0.1 градуса;

057 - относительная влажность в процентах;

0030 - количество одиночных измерений, использованных

при образовании данной "нормальной" точки;

2 – целое число секунд разности между моментами приёма

и излучения импульса, в колонках 13-24 содержится

47 - контрольная сумма: остаток от деления на 100

суммы цифр в колонках 1-52.

В измерения вносят поправку за рефракцию. Для этого в строке измерений содержатся метеорологические данные: температура, давление и влажность на обсерватории. К ним должен быть добавлен ещё один параметр: угловое расстояние Луны над горизонтом. Этот параметр определяется в процессе прогноза местоположения Луны. Поправка за атмосферную рефракцию составляет два метра в зените и достигает десяти метров на небольших высотах над горизонтом.

Информацию об условных номерах, географических названиях и прямоугольных геоцентрических координатах геодезических маркеров, установленных на станциях наблюдений, можно найти в Интернете по адресу

В наборе данных есть строки про обсерватории с условными номерами 7845 и 7080:

название номер X Y Z (метры)

GRASSE 7845 4581692.181 556196.024 4389355.072

FORT DAVIS 7080 -1330021.067 -5328401.856 3236480.782

Для эллипсоида с параметрами r=6378144.11 метра и f=1.0/298.257 получаем геодезические долготу L, широту B и высоту H пунктов наблюдений:

GRASSE 7845 L = 6 55 17.659 , B = 43 45 16.676 , H = 1316.247 м,

FORT DAVIS 7080 L = 255 59 5.290 , B = 30 40 48.963 , H = 1997.188 м.

2. Эфемериды для светолокационных наблюдений Луны.

2.1. Задача вычисления теоретического значения результатов измерений.

Общепризнанна сложность описания такого явления, как движение Луны по орбите вокруг Земли. Луна – очень далёкий спутник. Влияние Солнца столь велико, что угол наклонения лунной орбиты относительно экватора изменяется с амплитудой 5 градусов, в то время как размах колебаний угла наклонения лунной орбиты к эклиптике очень мал.

На протяжении трёх столетий последовательно создавались аналитические теории движения и вращения Луны. Основной плоскостью в таких теориях была плоскость эклиптики. После вычисления числовых значений рядов Фурье требовались дополнительные преобразования к плоскости экватора. Алгоритмы получались слишком громоздкими, а несогласованности в обозначениях очень запутывали общую картину. Современный подход основан на простой идее: должна остаться одна основная плоскость, плоскость экватора.

Введём три системы отсчёта.

Первая из них – земная опорная система, задаваемая положениями обсерваторий. Такая система координат является неинерциальной и участвует во вращении Земли. Вторая система отсчёта называется барицентрической, начало координат находится в центре масс Солнечной системы. Основная плоскость – плоскость экватора, фиксированного на стандартную эпоху. Эта система является инерциальной по определению. Именно относительно неподвижного экватора построены современные численные эфемериды движения Луны, Солнца и планет. Третья система, селенографическая, задаёт положения уголковых отражателей относительно экватора фигуры Луны.

Ориентация осей селенографической системы относительно осей барицентрической системы задаётся тремя углами поворота, .

Угол отсчитывается против часовой стрелки вдоль фиксированного земного экватора до линии пересечения с лунным экватором.

Угол суть угол наклонения экватора Луны к земному фиксированному экватору.

Угол отсчитывается против часовой стрелки вдоль лунного экватора от линии пересечения экваторов до опорного меридиана селенографической системы.

Требования к точности вычисления теоретического значения топоцентрической дальности настолько высоки, что должны быть учтены эффекты теории относительности и некоторые другие физические явления. Описание алгоритма в полном виде выходит далеко за пределы данной работы, поэтому ниже будет представлена только функциональная схема действий.

– вектор положения Земли относительно барицентра Солнечной системы,

– вектор положения Луны относительно барицентра Солнечной системы,

– вектор положения обсерватории в земной системе отсчёта,

– вектор положения обсерватории относительно барицентра,

– вектор положения уголкового отражателя в селенографической системе,

– вектор положения уголкового отражателя относительно барицентра.

Первая релятивистская поправка вводится в значение земного времени для перевода момента излучения лазерного импульса к шкале равномерного времени Солнечной системы . С аргументом определяют барицентрическое положение Земли , компоненты прецессии и нутации оси вращения Земли и истинное звёздное время .

Барицентрическое положение обсерватории в момент излучения импульса вычисляется по формуле

Матрица является матрицей преобразования от земной системы отсчёта в систему неподвижного экватора стандартной эпохи.

Приближённое значение момента отражения импульса равно

где – можно считать равным 2.5 секунды времени. В момент времени вычисляются вектор положения Луны относительно барицентра и три угла поворота Луны. Барицентрическое положение уголкового отражателя в момент отражения определяется формулой

Матрица является матрицей преобразования от селенографической системы координат в систему неподвижного экватора.

Далее вычисляются модуль разности и релятивистская поправка для этой величины. Исправленное значение момента отражения светового импульса получим в виде

где – скорость света. Этот итеративный процесс повторяется до сходимости.

По тому же алгоритму находится момент приёма отражённого сигнала на Земле.

Время запаздывания, которое является измеряемой величиной, с учётом поправки за рефракцию , определяется по формуле

Данный алгоритм предполагает производить вычисления для наземных наблюдений Луны в барицентрической системе отсчёта. Несколько лет назад это могло показаться странным, но в настоящее время такой подход полностью соответствует рекомендациям Международного астрономического союза и возросшей точности наблюдений. Дело в том, что в случае лазерных светолокационных наблюдений вычисляют и измеряют времена запаздывания, а не расстояния. Поэтому необходимо учитывать малые ускорения относительно инерциальной системы отсчёта, что может дать в расстоянии 2-4 метра в одном направлении. Релятивистская поправка может достигать значений, равных 8 метрам.

2.2. Численная теория движения планет, Луны, Солнца и вращения Луны, созданная в Лаборатории реактивного движения США.

В настоящее время наиболее точной является численная теория поступательного движения Солнца, Луны и планет и вращательного движения Луны с условным названием DE405/LE405, созданная в Лаборатории реактивного движения США.

Эфемерида DE405/LE405 включает в себя все новейшие научные разработки. Численное интегрирование уравнений поступательного движения выполнено в инерциальной системе отсчёта с началом в центре масс Солнечной системы. За основную плоскость выбрана плоскость экватора, фиксированная на эпоху J2000.0. Стандартная эпоха J2000.0 соответствует дате 1.5 январь 2000 года, совпадающей с юлианской датой 2451545.0. В качестве аргумента интегрирования использовано равномерное время, получившее обозначение . Равномерная шкала времени очень близка к шкале земного времени , которая поддерживается атомными стандартами частоты, расположенными в различных пунктах на поверхности Земли. Отличия носят периодический характер и не превышают двух тысячных секунды времени. В уравнениях движения учтены влияния фигур Земли и Луны и релятивистские эффекты. Систему гравитирующих тел дополнили 300 массивных астероидов.

В процессе создания численной эфемериды DE405/LE405 использованы следующие значения отношения массы Солнца к массе планет:

При улучшении начальных векторов положений и скоростей объектов использован большой массив радиолокационных наблюдений планет земной группы, лазерных наблюдений Луны, данные о пролётах космических аппаратов вблизи планет-гигантов, меридианные позиционные наблюдения планет.

Совместно с интегрированием уравнений поступательного движения выполняется численное интегрирование трёх дифференциальных уравнений второго порядка для определения вращательного движения Луны как твёрдого тела. Такой подход помог избавиться от громоздких аналитических выражений, полученных в предыдущие годы и имеющих неудовлетворительную точность. Более того, для преобразований между селенографической и экваториальной системами координат достаточно выполнить только три поворота и один перенос точки начала координат. Все предшествующие теории вращательного движения Луны содержали аналитические формулы для параметров физической либрации Луны. Сами же параметры физической либрации являются, по определению, малыми углами, отсчитываемыми относительно плоскости эклиптики. В эфемеридах Лаборатории реактивного движения США только одна основная плоскость – плоскость экватора, фиксированная на эпоху J2000.0.

Эфемеридные данные DE405/LE405 состоят из записей. Каждая запись представляет собой набор из 1018 чисел двойной точности. Наборы чисел являются коэффициентами полиномов Чебышева. В одной записи в виде таких коэффициентов упакована информация о положениях и скоростях небесных объектов и трёх углах вращения Луны на интервале времени, равном 32 суткам. Первое число – юлианская дата начала интервала прогнозирования, второе число – конечная юлианская дата данного интервала, образованная прибавлением 32 суток к начальной дате. Положения и скорости больших планет и Солнца даны относительно барицентра Солнечной системы. Вместо координат Земли упакованы коэффициенты для вычисления положения центра масс системы Земля-Луна. Положение Луны дано относительно центра Земли.

Весь массив из 1018 чисел расшифровывается с помощью пяти массивов целых чисел:

приборы для линейных измерений.определение неприступного расстояния.проверка мерной ленты.

Последовательность производства маркшейдерских работ при обслуживании строительства

Назначение и виды сетей, Плановые сети. Назначение и виды сетей, особенности построения.

История развития астро-геодезических сетей России

Объекты магистральных нефтепроводов

Вопросы учета геодинамических вариаций параметров Земли (как следствие проявления ее геодинамической жизни)

История развития астроно-геодезических сетей России

Основные функции программного продукта TerraSolid

Схемы и программы геодезических наблюдений на ГДП

Светолокация Луны. Принципы решения уравнений светолокации Луны

Аналитический обзор литературы

Геодезические работы при землеустроительном проектировании. Характеристики качест. геодез. инфо. при землеустройстве.

Развитие колхозно-совхозного землепользования в период с 1950-1970 гг

Правовые основы маркшейдерского дела, профессиональные стандарты

Анализ американского и азиатского рынка промышленных взрывчатых веществ

Вычисление координат приемника

Использование спутниковой навигационной системы GPS

Глобальные навигационные спутниковые системы

Порядок действий при создании цифровых трехмерных моделей на основе данных лазерного сканирования.

Вклад геодезии в исследовании закономерностей региональных геодинамических явлений

Столыпинская Аграрная реформа в Оренбургской губернии

Обработка равноточных и неравноточных измерений

Создание местной системы координат

Способы картографического отображения

Методы топографических съемок (ГНСС, тахеометр, лазерное сканирование, БПЛА)

Классическая теория вероятности

Геодезическое обеспечение землеустройства (планиметр, буссоль, теодолит, нивелир)

В реферате рассмотрена природа солнечных и лунных затмений, влияние затмений на человека. Показана физическая природа затмений, опираясь на законы опики.

Вложение	Размер
referat_2.docx	31.82 КБ

Предварительный просмотр:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

по учебной дисциплине “Астрономия”

Тема ”Солнечное и лунные затмения”

Выполнил: Кононов Игорь

Обучающийся I курса гр.127/128

Профессия СПО “Cлесарь

по ремонту строительных машин”

Руководитель: Масько Т.И.,

Солнечные затмения 4
Лунные затмения 6
Влияние лунных и солнечных затмений на человека 8

Список используемых источников 10

Актуальность работы заключается в том, что сегодня, к сожалению, не все люди правильно понимают

Цель данного исследования: выяснение природы солнечных и лунных затмений.

Задачи, которые стояли передо мной:

- расширить свои познания в сфере астрономии;

- узнать, какие бывают затмения и как часто они происходят;

-выяснить влияние затмений на человека.

Необычное явление на Солнце можно было наблюдать на территории России 11 августа 2018г., начиная с 11:55 (по МСК). Затмение продлилось один час.

Солнечные затмения - интереснейшее явление природы, знакомое человеку с древнейших времен. Они бывают сравнительно часто, но видны не из всех местностей земной поверхности и поэтому многим кажутся редкими.

Солнечное затмение происходит, когда наш естественный спутник - Луна - в своем движении проходит на фоне диска Солнца. Это всегда происходит в момент новолуния. Луна расположена ближе к Земле, чем Солнце, почти в 400 раз, и в тоже время ее диаметр меньше диаметра Солнца, также приблизительно в 400 раз. Поэтому видимые размеры Земли и Солнца почти одинаковые, и Луна может закрыть собою Солнце. Но не каждое новолуние происходит солнечное затмение. Из-за наклона орбиты Луны к земной орбите, Луна обычно немного "промахивается" и проходит выше или ниже Солнца в момент новолуния. Однако не менее 2-х раз в году (но не более пяти) тень Луны падает на Землю и происходит солнечное затмение.

Солнце, Луна и Земля в стадии новолуния и полнолуния редко лежат на одной линии, т.к. лунная орбита лежит не точно в плоскости эклиптики, а под наклоном к ней в 5 градусов. Луна загораживает от нас Солнце.

Каждый год в среднем происходит по 4 солнечных и лунных затмения. Они всегда сопровождают друг друга. Если новолуние совпадает с солнечным затмением, то лунное затмение наступает через две недели, в фазе полнолуния.

Астрономически солнечные затмения происходят, когда Луна при своем движении вокруг Солнца полностью или частично заслоняет Солнце. Видимые диаметры Солнца и Луны почти одинаковы. По обе стороны полосы полной фазы наблюдается частное солнечное затмение. Солнечное затмение происходит в новолуние. Чаще всего в году бывает два солнечных затмения. Максимально возможное число затмений - семь. Через определенный промежуток времени солнечные затмения повторяются в том же порядке. Этот промежуток был назван саросом, что в переводе с египетского означает - повторение. Сарос составляет примерно 18 лет, 11 дней. В течении каждого сароса происходит 70 затмений, из них 42 солнечных и 28 лунных. Полные солнечные затмения с определенной местности наблюдаются реже, чем лунные, один раз в 200-300 лет.

2 Лунные затмения

Ближайшее лунное затмение можно будет наблюдать 30 ноября 2020г.

Диаметр Земли больше диаметра Луны почти в 4 раза, а тень от Земли даже на расстоянии Луны от Земли более чем в 2 1/2 раза превосходит размеры Луны. Поэтому Луна может целиком погрузиться в земную тень. Полное лунное затмение гораздо продолжительнее солнечного: оно может длиться 1 час 40 минут.

По той же причине, по которой солнечные затмения бывают не каждое новолуние, лунные затмения происходят не каждое полнолуние. Наибольшее число лунных затмений в году - 3, но бывают годы совсем без затмений; таким был, например, 1951 год.

Лунные затмения повторяются через тот же промежуток времени, что и солнечные. В течение этого промежутка, в 18 лет 11 дней 8 часов (сарос), бывает 28 лунных затмений, из них 15 частных и 13 полных. Как видите, число лунных затмений в саросе значительно меньше солнечных, и все же лунные затмения можно наблюдать чаще солнечных. Это объясняется тем, что Луна, погружаясь в тень Земли, перестает быть видимой на всей не освещенной Солнцем половине Земли. Значит, каждое лунное затмение видно на значительно большей территории, чем любое солнечное.

Затмившаяся Луна не исчезает совершенно, как Солнце во время солнечного затмения, а бывает слабо видимой. Происходит это потому, что часть солнечных лучей приходит сквозь земную атмосферу, преломляется в ней, входит внутрь земной тени и попадает на Луну.

Окружающая нас атмосфера рассеивает больше синего цвета, чем какого-либо другого, поэтому небо голубое. Красного/оранжевого цвета поглощается и рассеивается гораздо меньше. Поэтому восходы/закаты выглядят ярко-красными, так как свет проходит через большую часть атмосферы. По той же причине свет, проходящий через толстый слой атмосферы по краям Земли во время лунного затмения, рассеваясь и преломляясь, окрашивает Луну в кроваво-красный цвет.

Так как красные лучи спектра менее всего рассеиваются и ослабляются в атмосфере. Луна во время затмения приобретает медно-красный или бурый оттенок.

Лунное затмение наступает, когда луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй

В каждый момент затмения, степень покрытия диска луны земной тенью, выражается фазой затемнения

Лунное затмение возможно только в полнолуние

Рисунок 1. Ход лучей при затмениях

3. Влияние лунных и солнечных затмений на человека

За две недели до и две недели после затмения у многих людей, особенно старшего поколения, ухудшается самочувствие, обостряются хронические болезни, любимые блюда перестают радовать.

Во время солнечных и лунных затмений идёт огромнейшая нагрузка на сердечно-сосудистую систему организма, возрастает число гипертонических кризов, инсультов и инфарктов.

В день затмения нарушается мыслительная деятельность. Во время лунного затмения страдает психика людей.

Все это связано с эпизодической, периодической потерей солнечной активности как при лунном затмении так и при солнечном. Примерно то же самое испытывают люди, когда поднимаются высоко в горы. Это так называемая горная болезнь, при которой под влиянием высокой солнечной активности человек испытывает тревогу, беспокойство, но там кроме прочего негативное влияние оказывает низкое давление. Когда человек, наоборот, опускается ниже уровня моря либо под воду, он тоже испытывает некоторую тревогу, беспокойство. То есть появляются те же самые элементы тревоги и беспричинного беспокойства, которые очень характерны при солнечных затмениях.

Таким образом солнечные и лунные затмения, какими бы загадочными и привлекательными они не были бы, оказывают негативное воздействие на человека. Причиной всех недомоганий является изменение солнечной активности.

Трудно представить себе, что солнечные затмения происходят так часто: ведь каждому из нас наблюдать затмения приходится чрезвычайно редко. Объясняется это тем, что во время солнечного затмения тень от Луны падает не на всю Землю. Упавшая тень имеет форму почти круглого пятна, поперечник которого может достигать самое большее 270 км. Это пятно покроет лишь ничтожно малую долю земной поверхности. В данный момент только на этой части Земли и будет видно полное солнечное затмение.

Читайте также: