Астрономические наблюдения > Астрономические наблюдения
Что можно сделать при помощи теодолита?
Александр Вольф:
В кабинете астрономии физического факультета АлтГПА затеяли ремонт, в связи с чем мебель, литература, оборудование и пособия были временно перемещены в соседние аудитории. Часть из них взял себе на постой я.
Сегодня пришел в гости коллега — Роман Неприятель — любитель астрономии и профессиональный географ, закончивший сегодня топографическую практику со студентами. Пригласили мы его пару дней назад для консультации по теодолитам, оставшихся в ВУЗе со времен, когда он назывался еще учительским институтом. Самый новый теодолит 1983 года издания, самый старый — 1958 года.
Итак, я, Роман (OrionAltai на астрофоруме) и Дмитрий Анатольевич Галецкий (преподаватель астрономии) собрались в лаборатории физики твердого тела, куда временно было перемещено часть оборудования с целью поиграться с теодолитами и сделать их поверки. В процессе «играния» с ними спонтанно пришла идея проведения астрономо-геодезических наблюдений. Потом подумали и расширили число задач, которыми можно заняться, до десятка. Потом дополнили их чисто геодезическими и расширили список.
Итак, что же у нас получилось. Часть задач можно решить исключительно только при помощи теодолита, часть с привлечением дополнительного оборудрвания, как то GPS-приемник или цветовые фильтры. Я приведу список этих задач с рабочими названиями и кое-где даже с «легендой» без разделения на астрономические, астрономо-геодезические и геодезические.
* Степень сплюснутости Луны. При помощи теодолита можно померить полярный и экваториальный диаметры Луны, по ним найди степень сплюснутости Луны и как бонус найти средний угловой диаметр Луны.
* Расстояние до Луны. Измеряем угловой диаметр Луны, берем физический диаметр Луны и рассчитываем расстояние до Луны.
* Размеры кратеров на Луне. При помощи теодолита можно померить линейные и угловые размеры образований на Луне.
* Рефракция. При помощи теодолита, диафрагмы и цветного фильтра можно промерить зависимость рефракции атмосферы от высоты над горизонтом.
* Расстояние до Юпитера. Задача похожа на первую, но в качестве подопытного выступает самая большая планета солнечной системы.
* Скорость света. По сути наша самопальная проверка эксперимента Олафа Рёмера по определению скорости света по Юпитеру. В качестве довеска — то же самое, но по Марсу.
* Годичный параллакс Юпитера.
* Наземные ориентиры для определения сторон света. Находим азимуты наземных объектов относительно места наблюдения и нанесение направлений на стороны света на площадке. Плюс нахождение разницы между направлением на герграфический и магнитный северный полюс.
* «Идидиумы». Тут как получится, но в планах сравнение реального и расчетного местоположения на небесной сфере.
* Координаты и абсолютная высота астрономической площадки над уровнем моря. Задача практически исключительно для GPS-приемника, измерения планируется проводить для разных референц-эллипсоидов.
* Угловые расстояние между объектами небесной сферы. Измерение угловых расстояний между одиночными звездами в созвездиях, между компонентами кратных звезд и между Юпитером и галилеевыми спутниками.
* Наблюдение Полярной звезды. Определение географической широты на основе наблюдений Полярной звезды.
Вот такой получился список задач с использованием в основном теодолита, которые мы выдали «на гора» в течение получаса. Возможно этот список мы еще и расширим — может что-нибудь подскажете.
Осталось еще добавить, что все задачи планируем решить на практике.
Артём:
Очень интересный практикум может получиться!
--- Цитата: Александр Вольф от 10 Июнь 2010, 18:49:46 ---Степень сплюснутости Луны. При помощи теодолита можно померить полярный и экваториальный диаметры Луны, по ним найди степень сплюснутости Луны и как бонус найти средний угловой диаметр Луны.
--- Конец цитаты ---
Тут точность выше 2,5 угл. секунды нужна, какие у вас теодолиты?
В дополнение к иридиумам - триангуляция их (или МКС, или других ИСЗ) для определения расстояния до них. Два пункта, пара сотен метров базы, впрочем, лучше аккуратно посчитать)
identity:
1. Для точного измерения угловых размеров планет ранее использовался другой проибор - гелиометр. О сновой прибора был распиленный на две половинки объектив, которые астроном-наблюдатель мог сдвигать/раздвишать чтобы сдвигать/раздвигать два изображения в окуляре. Кроме того, сплоснутость Луны мала (цифра на глаза не попадается).
Степень сплюснутости лучше измерять у Юпитера.
2. Вы попадаете в замкнутый круг. Чтобы вычислить диаметр Луны, нужно знать расстояние до нее. Впрочем, проблема измерения расстояния до Луны легко решается измерением горизонтального параллакса (базиса Томск-Новокузнецк хватит).
5. Проблема вычисления астрономической единицы была исключительно важна до начала 60 годов. В часности, для измерения астьрономической единицы использовались наблюдения Марса (Дж. Д. Кассини), редчайшее явление -- проходжение Венеры по диску Солнца (пары 1761 и 1769, 1874 и 1882), наблюдения астероидов (с конца 19 века), наблюдения великого противостояния Эроса (1930-1931), измерения времени, за которое свет проходит астрономическую единицу (такая техника стала актуальной после точного измерения скорости света в ваккуме (по моему, Фуко, 1830-е)).
7. Годичный параллакс Юпитера -- абсурдно. Суточный параллакс у всех планет мал (смотри п.5) и обратно пропорционален величине астрономической единицы.
Можно использовать точные положения Юпитера для вычисления его орбиты, но это другая задача. В принципе задача вычисления орбиты не очень сложна если есть программа, куда нужно ввести положения планеты. У меня такой нет. У меня есть самодельная програмка для комет с квазипараболическими орбитами, но лучше поспрашивать что-нибудь более качественное, напрмер на астрофоруме.
11. Это назывется позиционные наблюдения. Достаточно интересная тема. Мне рассказывали что давно (еще в СССР) томские школьники привозили доклад по позиционным наблюдениям на всесоюзный астрослет, и этот доклад был отмечен грамотой и подарком.
По спутникам Юпитера можно провести другой интересный опыт. Наблюдая за отностельными положениями спутников можно вычислить периоды обращения спутников и отностельные расстояния до Юпитера (в радиусах планеты, например). По этим данным можно проверить выполнение третьего закона Кеплера в системе спуников Юпитера.
Я проделывал этот опыт в трубу 35х35. При соответсвующей обработке наблюдений можно по 20 положениям за месяц добиться точности периода около 1%, а вот при измерении "на глазок" с расстоянием до планеты (особенно у Каллисто) будут проблемы: все рассотяния будут занижены процентов на 10 (у Каллисто на 20) -- видимо яркий диск Юпитера кажится большим, чем на самом деле.
13. Можно измерить высоту серебристых облаков. Стандарно для этого используются базисные наблюдения, но если отказаться от высокой точности можно поступить следующим образом. Как известно, серебристые облака освещаются солнцем, которое находится под горизонтом. Верхняя (видимая) граница поля серебристых облаков определяется условиями освещения поля серебристых облаков. При фикисированной глубине погружения Солнца под горизонт видимая граница поля СО будет тем выше, чем больше высота серебристых облаков. Один из кружковцев (ныне выпускник) астрономического клуба "ИКАР" городского дворца творчеста детей и молодежи г.Томска выступал с докладом по этой теме на конференции школьников в 2005 году. Доклад был отмечен дипломом.
14. Позиционные наблюдения Луны с целью проверки первого и второго закона Кеплера. Для проверки законов этих законов Кеплера не надо знать абсолютное значение расстояния до Луны, а достаточно измерять его в относительных единицах. Уголовой размер Луны дает относительное расстояние, а позиционные измерения -- угловую скорость движения. Можно наблюдать с интервалом в сутки, а можно две ночи вблюзи перигея и апогея. Тут видимо придется еще повозиться с учетом суточного параллкса.
Артём:
--- Цитата: Dmitry S. Kaparulin от 10 Июнь 2010, 22:16:32 ---Кроме того, сплоснутость Луны мала (цифра на глаза не попадается).
--- Конец цитаты ---
0,13%
identity:
--- Цитата: Артём от 10 Июнь 2010, 22:21:38 ---0,13%
--- Конец цитаты ---
Навскидку не помню. Спасибо.
Навигация
Перейти к полной версии