Содержание к диссертации
Введение
1. ВВЕДЕНИЕ 6
2. ПАВИЛЬОНЫ, ИНСТРУМЕНТЫ И ИХ ИССЛЕДОВАНИЕ 16
2.1. Павильоны и их расположение 16
2.2. Описание зенит-телескопа Бамберга 17
2.3. Исследование зенит-телескопа Бамберга ....... 19
2.3.1. Определение постоянных установки зенит-телескопа Бамберга 19
2.3.2. Исследования талькоттовских уровней .. 21
2.3.3. Вывод поправок JRK цене оборота
зинта микрометра из широтных наблюдений 24
2.3.4. Исследование положения оптического
центра объектива относительно сетки нитей окулярного
шкрометра 25
2.4. Зенит-телескоп ЗТЛ-І80 26
3. ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ НАБЛЮДЕНИЙ ШИРОТЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППОВЫХ ПОПРАВОК СКЛОНЕНИЙ МЕЖДУНАРОДНОЙ ШИРОТНОЙ ПРОГРАММЫ 29
3.1. Оценка точности наблюдений широты в ;лучайном и систематическом отношениях 29
3.2. Групповые поправки склонений международной шротной программы 36
3.3. Ошибка замыкания 42
4. ПОЛЯРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ШИРОТЫ 48
4.1. Краткий исторический обзор исследований юлярных изменений широты 48
4.2. Чандлеров и годовой периоды движения полюса . 49
4.3. Исследование средней широты 54
- З - Стр.
5. НЕПОЛЯРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ШИРОТЫ 60
5.1. Полные неполярные изменения широты станции 60
5.2. Суточные изменения неполярных колебаний широты 65
5.3. Местный д? -член 68
6. ВЛИЯНИЕ СУТОЧНОГО ЧЛЕНА ИЗМЕНЕНИЯ ШИРОТЫ НА ПОПРАВКИ СКЛОНЕНИЙ И НЕПОЛЯРНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ШИРОТЫ
6.1. Изменения температуры в течение наблюдения 73
6.2. Суточный член в изменении широты 78
6.3. Влияние суточного члена изменения широты на поправки склонений и местные неполярные изменения широты 80
6.4. Поправки склонений групп, полученные модифицированным цепным методом, учитывающим суточные колебания широты 85
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
Литература 102
Приложения 107
Приложение I. Значения У для варианта (б) и (г) .. 108 Приложение 2. Значения средних широт и разности 115
Приложение 4. Значения широты и средних широт для варианта (в) 119
Приложение 5. Значения широты и средних широт для варианта (а) 123
Іриложение 6. Значения Для всех вариантов и АУ&,у 127
Іриложение 7. Значения &„ -членов и разности для
варианта (а) 132
Іриложение 8. Параметры спектров &„ по вечерним,
ночным и утренним наблюдениям
(в ИГ6) 137
Іриложение 9. Значения \Р по вечерним, ночным и утренним наблюдениям для варианта (6)...139 Іриложение 10. Значения ^ по вечерним, ночным и утренним наблюдениям для варианта (6)..143 Іриложение II. Значения \р и ^ по вечерним,
ночным и утренним наблюдениям для ЗТБ
(вариант а) 147
Іриложение 12. Значения У и У по вечерним, ночным
и утренним наблюдениям для ЗТЯ-І80
(вариант а) 151
Іриложение ІЗ. Значения А \Р по вечерним, ночным и
утренним наблюдениям для варианта (а)..155 Іриложение 14. Значения л \f по вечерним, ночным и
утренним наблюдениям для варианта (6)..159 Іриложение 15. Значения ^Л по вечерним, ночным и
утренним наблюдениям для варианта (а)..163 Іриложение 16. Значения "%,„ по вечерним, ночным и
утренним наблюдениям для варианта (б)..166
Іриложение 17. Значения *%,„ 169
Іриложение 18. Значения -&„ по вечерним, ночным и утренним. наблюдениям для ЗТБ 171
Приложение 19. Значения ,„ по вечерним, ночным и
утренним наблюдениям для ЗТЛ-І80 173
Приложение 20. Температуры и разности 175
Приложение 21. Значения А Ь^// и A b_^ 185
Приложение 22. Значения ^/L* И *-# ДДЯ
полных Ж -членов 189
Приложение 23. Значения ^#-// для местных
X -членов 192
Приложение 24. Значения ^н-^ для местных '
- Павильоны и их расположение
- Оценка точности наблюдений широты в ;лучайном и систематическом отношениях
- Краткий исторический обзор исследований юлярных изменений широты
- Полные неполярные изменения широты станции
- Изменения температуры в течение наблюдения
Павильоны и их расположение
Павильон зенит-телескопа ЗТЛ-І80 находится в 56 метрах к юго-юстоку от павильона зенит-телескопа Бамберга (ЗТБ). С восточной і западной сторон павильон ЗТЛ-І80 окружают массивные деревья: то-юля и акации. Северная сторона местности открытая. С восточной ;тороны павильона ЗТБ на расстоянии 5-6 метров расположена группа 5ысоких деревьев, с северной стороны павильона растут низкие фрук-ювые деревья. По измерениям расстояния между ЗТБ и ЗТЛ-І80, вылощенным В.С.Шухаровым в 1959 р., разность широт оказалась 1,488". 1о измерениям автора, выполненным в феврале и апреле 1977 г., раз-юсть широт этих инструментов оказалась равной 1,492" с ошибкой ь0,002". Ошибка получена по уклонениям от среднего из четырех из-іерений. В дальнейшем нами принято
Зенит-телескоп Бамберга фирмы Аскания-Верке имеет диаметр ібьектива НО м, фокусное расстояние 1290 мм. Монтировка инстру-іента азимутальная с боковой трубой, закрепленной на конце гори-юнтальной оси. Оптическая ось трубы находится на расстоянии 28 JM. от вертикальной оси вращения инструмента. Вертикальный круг диаметром 27 см закреплен на трубе вместе с рамой талькоттовских фовней (на продолжении горизонтальной оси). Окулярная часть труїм ломаная и поэтому, в отличие от современных зенит-телескопов ;ЗТЛ-180), призма, отклоняющая луч света на 90, находится перед (юкальной плоскостью. Требования к ее стабильности жесткие. Горизонтальный круг имеет диаметр 33 см и допускает установку инструмента по азимуту с точностью до 10". Установка трубы по зенитному расстоянию производится с точностью до і .
Поле зрения трубы составляет 27/ (10 мм) или 40 оборотов винта окулярного микрометра с шагом 0,25 мм. Микрометр имеет три горизонтальных подвижных нити и одиннадцать вертикальных неподвижных -штей, четыре из которых используются при наблюдениях. Окуляр снаб-кен реверсионной призмой, которую наблюдатель поворачивает один раз га каждой звезде между вторым и третьим наведениями. Инструмент усыновлен на кирпичном столбе 85x85 см, изолированном от пола павильона. Вес инструмента около 150 кг (рис. 2.1.). Нижняя часть столба опирается на мощную бутобетонную плиту, находящуюся на глубине 170 зм. Столб возвышается над полом павильона на 90 см. На втором каленном столбе, также изолированном от пола, к югу от инструмента установлены две линзы, служащие для отсчета мир без изменения фо-сусировки инструмента. В 20 м к югу от павильона расположено зда-ше миры, в котором расположены два столба, с помещенными на них лирами, отстоящими от зенит-телескопа Бамберга на различных расстояниях ввиду различия фокусных расстояний упомянутых линз.
Оценка точности наблюдений широты в ;лучайном и систематическом отношениях
Обработка наблюдений широты выполнялась по известной формуле [1.3.) метода Талькотта. Т.Альбрехт в работе /"17J рекомендует ис-юльзовать значения поправок за дифференциальную рефракцию по двум іргументам }с/ . и s - . Так как международная служба широты іспользует только групповые значения широт, и, следовательно, Sf -H близко к нулю, поправка за рефракцию вычисляется по ;реднегодовым значениям давления атмосферы (В) и температуры ( ). ісходя из этого Т.Альбрехт приводит следующую формулу вычисления юправки за рефракцию днако. его значение коэффициента рефракции не соответствует метео-юлогическим условиям Китаба. Для среднегодовых значений давления і температуры Китаба (В=705 мм, і =+I4G) принято следующее зна-іение коэффициента рефракции: ot =53,10" [231 . Так как изменение юправки за рефракцию для экстремальных температур и давлений мало і, практически, не влияет на среднегрупповые значения широт, она вычислялась по вышеприведенной формуле для всех наблюдаемых значений температуры и давления.
Выполнена оценка точности наблюдений широт на указанных инструментах (ЗТЛ-І80 и ЗТБ), произведено сравнение результатов, полуденных по вечерним, ночным и утренним группам, исследована их зависимость от сезона. Для этого анализа выбрано б групп таким обраюм, чтобы наблюдениями были охвачены все сезоны.
Краткий исторический обзор исследований юлярных изменений широты
Полярные изменения широт являются следствием движения полюсов $емли по ее поверхности или, точнее, следствием движения земной юверхности относительно оси вращения Земли.
Если бы Земля была абсолютно твердым телом, и в начальный юмент движения ее ось вращения совпадала бы с наименьшей главной сью эллипсоида инерции, то она совпадала бы с ней и в дальнейшем, і никакого движения полюсов по поверхности Земли не было бы. Л.Эй-iep, принимая Землю за абсолютно твердое тело, вычислил, что полтора должны описывать полную окружность вокруг своего среднего поло-кения за 304 дня [45] . Однако результаты наблюдений за изменяемостью широт, полученные астрономами на разных обсерваториях, не подт-зердили расчет Эйлера. В 1892 г. американский астроном Чандлер, тщательно проанализировав длительный ряд наблюдений, пришел к выводу, что период изменяемости широт значительно больше вычисленно-со Эйлером - около 430 дней [46,47? . Это открытие было встречено з недоверием, так как оно не подтверждалось теорией, и было признано только тогда, когда Ньюкомб разъяснил, что увеличение Эйлеров-ского периода до Чандлеровского обуславливается упругостью Земли [48] .
Благодаря трудам многих исследователей, были сформулированы основные законы движения земных полюсов, из которых следовало, что наблюдаемое периодическое движение полюсов складывается из двух составляющих с периодами 12 и 14 месяцев. Движение с годичным периодом связано с метеорологическими явлениями, мало изменяющимися из года в год, и поэтому должно оставаться почти постоянным. Колеания с четырнадцатимесячным периодом связаны с неизвестными нам пругими свойствами Земли и могут изменять свою амплитуду и фазу, араллельные наблюдения на двух инструментах по единой программе оздают большие возможности для различных исследований изменяе-юсти широт, в частности, определения параметров полярных коле-аний широты и изменяемости средней широты места наблюдения.
Полные неполярные изменения широты станции
Для анализа неполярных изменений широты необходимо предвари-ельно исключить ошибки склонений пар звезд (или групп) и полярные :олебания широты из результатов наблюдений. Для определения ошибок ;клонений групп, в частности, применяется цепной способ обработки аблюдений. Однако ни цепной, ни целый ряд других, применявшихся ;о настоящего времени, способов, как показал многолетний опыт, не югут обеспечить совершенно строгого исключения ошибок склонений 8 J . Это обстоятельство не только чрезвычайно затрудняет анализ Z -члена, но и является главным препятствием при использовании [аблюдений изолированных станций для вычисления координат полюса.
Известно, что -член Кимуры рассматривается как общее для icex станций неполярное изменение широты.
Представим неполярные изменения широты станции в виде де Л л - полное неполярное изменение широты станции, содержащее 2. -член Кимуры ( J? ) и местный Я -член ( ). Для изучения грироды полных и местных неполярных изменений широты, полученных ю параллельным и одновременным наблюдениям на двух зенит-телес-опах по единой Международной программе за исследуемый период 1957.9 - 1967.2), были получены четыре варианта кривых изменения [ироты Китаба:
а) в системе исходного каталога;
б) с учетом поправок склонений, полученных классическим цеп нм методом для каждого инструмента по наблюдениям только на этом інструменте ( АО ЗТБ» Д& ЗТЛ в) с учетом среднеарифметических поправок склонений
г) с учетом поправок склонений, полученных по каждому инстру-юнту только по одновременным наблюдениям.
Значения широты для каждой десятой доли года, исправленные ю вариантам (б) и (г), приведены в приложении I, а исправленные [оправками склонений по вариантам (в) и без поправок склонений а) в приложениях 4 и 5. Получены неполярные изменения широты !итаба ( гг) для всех вариантов - (а), (б), (в) и (г). Для этого ізменения широты А%а л.= - » полученные по наблюдениям на :аждом инструменте ( А Узтє и Л Ч зтл ), были сопоставлены с вымеленными изменениями широты Китаба, которые даны в приложении 6. Координаты полюса для каждой десятой ,оли года взяты из работы [ 5 ] . Для получения XQ и У0 координаты !, У были пропущены через фильтр Орлова. Полученные значения „ членов по годам приведены в приложении 7, средние за весь период ,ля каждой десятой доли года - в табл. 5.1. Из табл. 5.1 видно, pro полученные по всем вариантам значения 2.п - имеют годовую юлну. Чтобы проследить за тем, как изменяются параметры этой юлны во времени, вычислены амплитуды (А) и фазы () для каждого ода исследуемого периода по формулам гармонического анализа. Вымеленные значения АиФ этой волны приведены в табл. 5.2.
Сравнение вариантов (б), (в) и (г) с вариантом (а) табл. 5.2 ;видетельствует о том, что после введения поправок склонений зна-гения амплитуды 5Ігі - члена у ЗТБ сильно уменьшаются (на 0,039"), L у ЗТЛ-І80 незначительно (на 0,011"), в то время как фазы п-членов обоих инструментов изменились приблизительно на 180.
Изменения температуры в течение наблюдения
Наблюдения на каждом телескопе сопровождались отсчетами тем-іературн по двум термометрам: наружному и у телескопа, в начале, з середине и в конце наблюдения каждой группы. Так как наблюдения 5 течение ночи выполнялись по трехгрупповой программе (см. введете), то температура отсчитывалась семь раз за ночь. Наружная тем-іература отсчитывалась по термометрам, находившимся у восточной ітеньї павильона ЗТБ и у северной стены павильона ЗТЛ, на высоте примерно 1,5 м от пола. Температура телескопа отсчитывалась по ермометру, закрепленному на колонне инструмента так, что ртутный аллон лишь касался металла. Поэтому температура телескопа в действительности означает температуру воздуха в непосредственной шизости от телескопа.
За исследуемый период у телескопа зарегистрирован максимум емпературы +32,9, минимум температуры -18,0 (см. приложение Ю).
В приложении 20 приводятся среднемесячные значения разностей температуры наружного воздуха во время наблюдения вечерней и ут-)енней групп АІи= -lg- zfy , а также аналогичные разности дея температуры телескопа ATga= Tg- Ти для двух инструменте раздельно по годам, а также разности температур телескопа и іаружного воздуха для вечерних, ночных и утренних групп
-В этом приложении также даются максимальные и минимальные шачения температуры телескопов для каждого месяца.
В таблицах 6.1 и 6.2 приводятся месячные значения разностей емператур, осредненных за весь период (1957.9 - 1967.2) вышепе-ючисленных. В последней колонке таблиц 6.1 и 6.2 приводятся раз-юсть вида "вечер минус утро" разностей температур телескопа и іаружного воздуха.