Введение к работе
пни,
Актуальность работы. В епоху каталогов космического поколения требования к точности наземных астрометрических наблюдений многократно, возросли., Отказаться,от, наземных наблюдений, в настоящее время было бы неразумным, так как для многих практических и теоретических задач астрономии, космонавтики и геодезии требуется знаниие так называемых абсолютных координат небесных светил, то есть координат, связанных с телом Земли;''Получить такую' связь космическими 'средствами 'с той Йсе точностью, с kaftcitt получаются относительные координаты в „космическом каталоге" пока невозможно, поэтому остается актуальной задача повышения точности наземных наблюдений, тем более, что существующие и разрабатываемые проекты оптических интерферометров позволяют надеяться на то, что техническая сторона проблемы будет решена. Остается, однако, серъезное 'препятствие в виде земной атмосферы. Это касается и создаваемых оптических интерферометров, так как волновой фронт от небесного светила будет проходить разные оптические пути к двум входным отверстиям интерферометра, что на уровне миллисекунд - десятков миллисекунд дуги нё'поМволит эффективно реализовать в' общем прогрессивный 'способ исключения влияния рефракции путем наблюдения объекта'в разных длинах волн. С другой стороны, как показывают наши расчеты, эксплуатация современных меридианных кругов, оптических интерферометров, астролябий и т.п. совместно с хорошей системой рефракционного обеспечения открывает многообещающие перспективы для повышения точности наземных наблюдений до уровня космических.
Решению обозначенной проблемы рефракции посвящена настоя-щая диссертация.
' ' На практике все современные астрометрйчёские наблюдения выполняются с использованием таблиц рефракции' или соответствующих , этим, таблицам формул, которые имеют следующие основные дефекты:, r> , vi .,_,,. .> ,, , ,,,,..., ,;
Таблицы рефракции в своем большинстве базируется на
теории, использующей сферически-симметричную модель атмосферы,
все таблицы рефракции базируются на некоторых усредненных метеорологических данных.
Другими словами, общую проблему рефракции можно условно разделить на две: теорию и проблему получения метеоданных на момент наблюдения звезды в количестве и с точностью достаточными для вычисления рефракции с погрешностью не хуже 0.001". При таком уровне требований к точности определения рефракции обе проблемы чрезвычайно сложны.
Основная цель работы — решение проблемы теории рефракции. Это означает разработку такой теории, которая позволила бы вычислять полную рефракцию, то есть ее вертикальную и горизонтальную компоненты, с погрешностью не хуже одной миллисекунды дуги для меридионально-широтной модели атмосферы, являющейся копией реальной атмосферы на момент наблюдения небесного объекта. Под копией понимается набор дискретных метеоданных, охватывающих рефракционно значимое пространство вокруг точки наблюдений с уровнем их пространственной дискретности и точностью обеспечивающих указанную точность вычисления рефракции. .
Новизна работы.
1. Разработана теория, позволяющая вычислять вертикальную и горизонтальную компоненты рефракции в реальной статичной атмосфере наиболее строгим с математической точки зрения способом с погрешностью 0.001" и менее в зависимости от качества и количества метеоданных и допустимых затрат компьютерного времени. Эта теория представляет собой развитие теории Гарцера со следующими новыми елементами:
новый вывод всех уравнений и выражений теории Гарцера, вывод которых либо отсутствует в работе Гарцера, либо дан очень кратко или даже некорректно,
..«. полное решение уравнений'Эйлера-Гарцера для зем-
. , .ной атмосферы, включающее альтернативные, более
точные численные методы и обоснование их исполь
зования, специальное решение для приземного слоя
атмосферы, новые формулы, позволяющие получать
горизонтальную компоненту рефракции из уравнений
Эйлера-Гарцера, ч
компьютерная программа.
.Проведены обширные вычисления сиспользованием новой теории и реальных аэрологических данных, позволившие получить ряд совершенно новых результатов (в частности определены основные требования к точности метеоданных в разных слоях атмосферы)'определить, дальнейшие атапы в решении проблемы рефракции и указать пути решения
ИМеїОЩИХСЯ ЄЩЄ Проблем. > '"- ' ' <»>..
«. Достоверность теории и результатов вычислений
подтверждается согласованностью результатов вычислений по этой теории с Пулковскими таблицами рефракции для частного случая рефракции в нулевом азимуте, сработой Гарцера для случая меридиональной модели, с результатами, полученными совершенно другими методами другими, авторами. ,, ;
Научная значимость и практическая ценность дпас-сертации определяется следующим. .
До сих пор не существовало точного прямого решения уравнений движения луча света в земной атмосфере, поэтому не было й наиболее простой теории рефракции для
меридио-
налыю-широтной модели атмосферы произвольной сложности, хотя другие подходы к решению проблемы учета несферичностй земной атмосферы были, но вто были непрямые решения со всеми присущими таким методам недо-V' статками. Теперь такая теория есть.
В диссертации приводится ряд результатов полученных впервые, теперь с ними можно сравнивать альтернативные рефракционные вычисления.
В диссертации приводится прогноз, полученный на основе новой теории, относительно перспектив решения проблемы рефракции в целом, показано, что проблема разрешима на очень высоком уровие точности при условии решения ряда теоретических и практических проблем.
На защиту выносятся следующие основные положения.
-
Теория рефракции для произвольной меридионально-широтной модели атмосферы, включающая в себя полное решение точных уравнений движения луча света в земной атмосфере, алгоритм вычислений и компьютерную программу.
-
Результаты вычислений, полученных с использованием новой теории и их анализ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных совещаниях по рефракции в Ленинграде в 1985 г., в Белграде (Югославия) в 1987 г.(совмещенном с коллоквиумом MAC N 100), на симпозиуме МАС в Ленинграде в 1989 г., на международной конференции в Познани (Польша) в 1993 г., на всесоюзной астрометрической конференции N 21 в 1978 г. в Ташкенте, Российской астрометрической конференции в Санкт-Петербурге в 1993 г., на всесоюзных совещаниях по рефракции или по астрометрии в Иркутске в 1980 г., в Николаеве в 1988 г., в Туапсе в 1990 г., в Киеве в 1991 г., на научных семинарах в ГАИШе в 1980 г., в Белградской обсерватории в 1984 г., в По-знаньской обсерватории в 1990 г., в Пулковской обсерватории в 1990 г., на итоговых научных конференциях Казанского университета.
.- Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, библиографии (233 наименования), приложения. Общин объем диссертации — 216 страниц, включая 26 рисунков, 20 таблиц в основном тексте и 20 страниц
ПрИЛОЖеНИЯ.''!"' ' !' ... Ч ' i.;...,i
"ч і .-..-. S.I .і ,.\ ....-..,. _ і М . ,; . .'і , „ ,,,,, ,, ;| ,,,....'
