В астрономии равноденствием называется одно из двух мест на небесной сфере , в котором эклиптика пересекает небесный экватор . [1] [2] [3] Хотя таких пересечений два , точка равноденствия, связанная с восходящим узлом Солнца , используется в качестве условного начала координат небесных систем координат и называется просто «равноденствием». В отличие от обычного использования весеннего/весеннего и осеннего равноденствия, равноденствие в небесной системе координат представляет собой направление в пространстве, а не момент времени.
В цикле продолжительностью около 25 800 лет точка равноденствия перемещается на запад относительно небесной сферы из-за возмущающих сил ; поэтому, чтобы определить систему координат, необходимо указать дату, для которой выбрано равноденствие. Эту дату не следует путать с эпохой . Астрономические объекты демонстрируют реальные движения, такие как орбитальное и собственное движение , а эпоха определяет дату, к которой применимо положение объекта. Следовательно, для полной спецификации координат астрономического объекта требуется как дата равноденствия, так и эпоха. [4]
В настоящее время используются стандартное равноденствие и эпоха J2000.0, то есть 1 января 2000 года в 12:00 по тихоокеанскому времени . Приставка «J» указывает на то, что это юлианская эпоха. Предыдущим стандартным равноденствием и эпохой был B1950.0, с префиксом «B», указывающим, что это была бесселева эпоха. До 1984 года использовались бесселевские равноденствия и эпохи. С этого времени стали использоваться юлианские равноденствия и эпохи. [5]
Равноденствие перемещается в том смысле, что с течением времени оно находится в другом месте по отношению к далеким звездам. Следовательно, в звездных каталогах на протяжении многих лет, даже на протяжении нескольких десятилетий, будут перечисляться разные эфемериды . [6] Это происходит из-за прецессии и нутации, которые можно смоделировать, а также из-за других незначительных возмущающих сил, которые могут быть определены только путем наблюдения и, таким образом, сведены в таблицы в астрономических альманахах.
Прецессия равноденствия была впервые отмечена Гиппархом в 129 г. до н.э., когда он отмечал расположение Спики относительно точки равноденствия и сравнивал его с положением, наблюдаемым Тимохарисом в 273 г. до н.э. [7] Это долгосрочное движение с периодом 25 800 лет.
Нутация – это колебание плоскости эклиптики. Впервые его наблюдал Джеймс Брэдли как изменение склонения звезд. Брэдли опубликовал это открытие в 1748 году. Поскольку у него не было достаточно точных часов, Брэдли не знал о влиянии нутации на движение точки равноденствия вдоль небесного экватора, хотя в наши дни это более важный аспект нутации. [8] Период колебаний нутации составляет 18,6 лет.
Бесселева эпоха, названная в честь немецкого математика и астронома Фридриха Бесселя (1784–1846), представляет собой эпоху, основанную на бесселевском году продолжительностью 365,242198781 дней, который представляет собой тропический год , измеряемый в точке, где долгота Солнца составляет ровно 280 градусов. °. С 1984 года бесселевские равноденствия и эпохи были заменены юлианскими равноденствиями и эпохами. Текущее стандартное равноденствие и эпоха — J2000.0, юлианская эпоха.
Бесселевы эпохи рассчитываются по формуле:
Предыдущим стандартным равноденствием и эпохой были B1950.0, эпоха Бесселя.
Поскольку прямое восхождение и склонение звезд постоянно меняются из-за прецессии , астрономы всегда уточняют их применительно к определенному равноденствию. Исторически используемые бесселевские равноденствия включают B1875.0, B1900.0, B1925.0 и B1950.0. Официальные границы созвездия были определены в 1930 году с использованием B1875.0.
Юлианская эпоха — это эпоха, основанная на юлианских годах продолжительностью ровно 365,25 дней. С 1984 года юлианские эпохи используются вместо более ранних бесселевых эпох.
Юлианские эпохи рассчитываются по формуле:
Стандартное равноденствие и эпоха, используемые в настоящее время, — J2000.0, что соответствует 1 января 2000 года, 12:00 по земному времени .
Эпоха J2000.0 соответствует точно юлианской дате 2451545.0 TT ( земное время ), или 1 января 2000 года, полдень TT. Это эквивалентно 1 января 2000 г., 11:59:27,816 TAI или 1 января 2000 г., 11:58:55,816 UTC .
Поскольку прямое восхождение и склонение звезд постоянно меняются из-за прецессии (а для относительно близких звезд из-за собственного движения ), астрономы всегда определяют их применительно к определенной эпохе. Более ранней эпохой, которая использовалась стандартно, была эпоха B1950.0.
Когда средний экватор и равноденствие J2000 используются для определения небесной системы отсчета, эта система также может обозначаться координатами J2000 или просто J2000. Это отличается от Международной системы небесной отсчета (ICRS): средний экватор и равноденствие в точке J2000.0 отличаются от ICRS и имеют меньшую точность, но согласуются с ICRS в отношении ограниченной точности первой. Использование «средних» местоположений означает, что нутация усреднена или опущена. Это означает, что Северный полюс вращения Земли не совсем указывает на небесный полюс J2000 в эпоху J2000.0; истинный полюс эпохи отклоняется от среднего. Те же различия относятся и к равноденствию. [9]
Буква «J» в префиксе указывает на то, что это юлианское равноденствие или эпоха, а не бесселевское равноденствие или эпоха.
Существует особое значение выражения « равноденствие (и эклиптика/экватор) даты ». Эта система отсчета определяется положениями эклиптики и небесного экватора на дату/эпоху, в которую указывается положение чего-то еще (обычно объекта Солнечной системы). [10]
Другие используемые равноденствия и эпохи включают:
Эпохи и равноденствия для орбитальных элементов обычно указываются в земном времени в нескольких различных форматах, в том числе:
Сидерическое время – это часовой угол равноденствия. Однако есть два типа: если используется среднее равноденствие (то, которое включает только прецессию), оно называется средним звездным временем; если используется истинное равноденствие (фактическое местоположение равноденствия в данный момент), это называется видимым звездным временем. Разница между этими двумя величинами известна как уравнение равноденствий и занесена в таблицу в Астрономическом альманахе . [12]
Связанное с этим понятие известно как уравнение начал, которое представляет собой длину дуги между Небесным Промежуточным Началом и равноденствием. Альтернативно, уравнение происхождения представляет собой разницу между углом вращения Земли и видимым звездным временем в Гринвиче.
В современной астрономии значение эклиптики и равноденствия уменьшается по мере необходимости или даже удобных справочных понятий. (Однако равноденствие по-прежнему важно в обычном гражданском использовании при определении времен года.) Это происходит по нескольким причинам. Одна из важных причин заключается в том, что трудно точно определить, что такое эклиптика, и в литературе по этому поводу даже существует некоторая путаница. [13] Должен ли он быть сосредоточен в центре масс Земли или в барицентре Земли и Луны?
Также с введением Международной небесной системы отсчёта все ближайшие и дальние объекты принципиально привязываются к большой системе координат, основанной на очень удалённых фиксированных радиоисточниках, а выбор начала координат произволен и определён для удобства решения задачи. рука. В астрономии не существует серьезных проблем, связанных с определением эклиптики и равноденствия. [14]
