Hệ thống tham chiếu hành tinh và thời gian

Tôi đang nghiên cứu cách tạo ra các hệ tọa độ của các đối tượng hệ mặt trời bằng cách đọc một số báo cáo được viết bởi Nhóm công tác về tọa độ bản đồ và các yếu tố quay ( ví dụ 2009 ). Tuy nhiên, tôi cảm thấy khó khăn để hoàn thành việc hiểu vai trò của thời gian trong việc xác định hệ thống tham chiếu.

Khi quan sát tại một hành tinh từ Trái đất, ví dụ Sao Mộc, có nhiều yếu tố gây khó khăn cho việc xây dựng một hệ quy chiếu (bao gồm không có bề mặt rắn và suy đoán hành tinh), vì vậy chúng tôi sử dụng hình học để xác định hệ quy chiếu. Tuy nhiên, do phối cảnh của chúng ta rất năng động, có nghĩa là sự thay đổi bề mặt của Sao Mộc và sự di chuyển của hành tinh, chúng ta nói rằng tại thời điểm J2000 chúng ta biết định hướng và vị trí chính xác của Trái đất và do đó có thể nói từ vị trí được xác định tại J2000, đây là hệ quy chiếu tọa độ cho Sao Mộc.

Vì vậy, việc kết hợp thời gian ( ví dụ J2000 ) có nghĩa là chúng ta có thể nói một hệ quy chiếu tọa độ dựa trên tình huống của một đối tượng, sao Mộc trong ví dụ này, tại một thời điểm nhất định?

Nhìn vào Hệ thống năng lượng mặt trời J2000 Barycentric (tham chiếu không gian) và Thời gian động lực học Barycentric (TDB). Cùng nhau họ là hệ thống phối hợp không gian và thời gian tốt. NASA / JPL có một số thông tin và dữ liệu tốt về những điều này.

Về mặt thời gian, TDB được định cỡ lại để từ Trái đất, nó dường như gần giống với TT (khoảng ~ UTC). Sự thay đổi kích thước là do thực tế chúng ta đang ở trong một giếng hấp dẫn, cũng như di chuyển với tốc độ 30 km / giây đối với hệ mặt trời barycentre, do tính tương đối. Bản gốc không được tính toán được gọi là Thời gian tọa độ Barycentric (TCB) và khác nhau ~ 0,5 giây / năm.

Chúng ta cần một hệ thống để mô tả "nơi mọi thứ trên bầu trời". Ngay cả một cái nhìn lướt qua bầu trời cũng sẽ thấy rằng "mọi thứ di chuyển trên bầu trời hàng ngày". Vì vậy, thay vì mô tả nơi một cái gì đó trực tiếp, chúng tôi sẽ mô tả nơi nó có liên quan đến các ngôi sao.

Tuy nhiên, một số ngôi sao di chuyển (do chuyển động thực tế của chúng so với mặt trời) và có vẻ chao đảo (do chuyển động của Trái đất quanh mặt trời). Vì vậy, chúng ta hãy xem xét những đối tượng cho đến nay mà bất kỳ chuyển động như vậy là không thể phát hiện được. Ví dụ, chuẩn tinh. Những ngôi sao xa xôi khác cũng phù hợp vì chúng không có chuyển động có thể đo được. Tôi sẽ gọi những nguồn này là "sao cố định". Mục tiêu là mô tả một hệ tọa độ trong đó các ngôi sao cố định không di chuyển.

Đối với hệ tọa độ của chúng ta, chúng ta sẽ sử dụng mặt phẳng xích đạo của Trái đất trên Equinox tháng ba (được chọn một phần để máy bay đi qua mặt trời). Độ giảm được định nghĩa là góc so với mặt phẳng này. Phải Thăng thiên là góc giữa đường thẳng qua Trái đất và Mặt trời, và đường được hình thành bằng cách chiếu vật thể lên mặt phẳng. Đối với các vật thể ở rất xa, sẽ không có vấn đề gì nếu chúng ta sử dụng mặt trời hoặc Trái đất làm trung tâm vì góc sẽ giống với bất kỳ mức độ chính xác hợp lý nào.

Tuy nhiên, việc chọn Equinox tháng ba theo cách này gây ra một vấn đề, bởi vì mặt phẳng của đường xích đạo Trái đất đang thay đổi chậm, và điều này có nghĩa là vị trí so với mặt phẳng này cũng sẽ thay đổi từ từ. RA và Dec của một quasar sẽ dần thay đổi do suy đoán này.

Giải pháp cho vấn đề này là xác định hệ tọa độ vào một ngày cụ thể "ngày 1 tháng 1 năm 2000". Với quy ước này, chúng ta có thể gán một vị trí cho chuẩn tinh và nó sẽ không thay đổi. Đây là một hệ tọa độ có thể mô tả vị trí của bất kỳ vật thể nào so với các ngôi sao cố định.

Bây giờ chúng ta có thể xác định vị trí của bất kỳ đối tượng nào trong cùng tọa độ. Đối với các ngôi sao gần đó, chúng ta có thể mô tả chuyển động thích hợp và rõ ràng của chúng so với hệ tọa độ này. Đối với các hành tinh, vị trí tương đối với các ngôi sao cố định thay đổi theo từng ngày, do chuyển động tương đối của các hành tinh. Nó cũng phụ thuộc vào vị trí của người quan sát. Vì vậy, tôi có thể nói về vị trí của Sao Mộc vào nửa đêm ngày 28 tháng 6 năm 2018, từ Perth, WA, sử dụng tọa độ J2000.0.

2000.0 xác định chính xác hệ tọa độ cố định mà chúng ta đang sử dụng. Nhưng để mô tả vị trí của Sao Mộc trên bầu trời, chúng ta cũng cần sử dụng thời gian quan sát và ngày và vị trí.