СОДЕРЖАНИЕ.....................................2
ВВЕДЕНИЕ.......................................4
ГЛАВА 1. ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ АСТРОГРАФ ЦЕЙСС
400/2000 ЗЕЛЕНЧУКСКОЙ СТАНЦИИ.................16
1.1. Описание астрографа и астроклиматических условий Зеленчукской высокогорной станции.....16
1.2. Исследование оптических аберраций астрографа. . ..21
1.3. Цветовая фотометрическая система астрографа.38
1.4. Краткие итоги выводы........................41
ГЛАВА 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ И СФЕРИЧЕСКИЕ
ПОПРАВКИ , РЕДУКЦИОННЫЕ МОДЕЛИ................44
2.1. Дифференциальные формулы поправок для стандартных коордимм.,,.,^,...................44
2.2. Численное моделирование инструментальных и сферических поправок..........................47
2.3. Уравнение блеска............................64
2.4. Редукционные модели.........................66
2.5. Краткие итоги и выводы......................74
ГЛАВА 3. НАБЛЮДЕНИЯ ГАЛАКТИЧЕСКИХ РАДИОИС-
ТОЧНИКОВ И ИЗБРАННЫХ ПЛОЩАДОК ЮЖНОГО НЕБА ДЛЯ РЕШЕНИЯ СЕЛЕНОДЕЗИЧЕСК-ИХ ЗАДАЧ......................................77
3.1. Определение координат звезд в южной части эклиптической зоны для решения ссленодезических задач. . . 77
3.2. Определение положений Галактических радиоисточников...............................91
3.3. Краткие итоги и выводы......................97
ГЛАВА 4. КАТАЛОГ ФОКАТ-К...............................99
4.1. Программа наблюдений........................99
2
4.2. Построения каталога ФОКАТ-К и его описание. . . 103
4.3. Краткие итоги и выводы.................117
ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОПЕНКА ТОЧНОСТИ СИСТЕМ
КООРДИНАТ GRS И КАТАЛОГА ФОКАТ-К.........120
5.1. Каталог HIPPARCOS и его сравнение с каталогами FK5 и PPM...................................120
5.2. Галактические радиоисточники...........128
5.3. Каталог ФОКАТ-К........................139
5.3. Краткие итоги и выводы.................154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................159
ЛИТЕРАТУРА...............................163
ПРИЛОЖЕНИЕ...............................174
ВВЕДЕНИЕ
Внедрение современных технологий постепенно вытесняет классические методы наблюдений в астрономии, в частности фотографические. В то же время в астрономических обсерваториях накоплены большие ряды астрофотографий, информативность которых трудно переоценить. В астрономии, как нигде, наблюдения (эксперименты) прошлых эпох имеют большую ценность и с течением времени их значение будет возрастать.
Анализируя проблемы современной фотографической астрометрии, А.А.Киселев и О.П.Быков приходят к выводу, что в настоящее время в развитии этой дисциплины астрономии кризиса нет [33]. Необходимо совершенствовать методы наблюдений и обработки фотографических наблюдений небесных тел. О важности роли фотографии в астрономии пишет в своей монографии О.Л.Докучаева [21] и в обзорной статье - Н.М.Бронникова [2].
В последние десятилетия в фотографической астрометрии отмечалось бурное развитие ”как вширь, так и вглубь” [32]. Наряду с освоением новых областей применения, произошло совершенствование базы наблюдений, автоматизация измерений и применение более строгих современных методов обработки, основанных на использовании ЭВМ.
Большой вклад в развитие фотографической астрометрии внесли сотрудники ГАО РАН, в частности, фундаментальные теоретические исследования выполнены А.А.Киселевым [32]. На основе векторно-матричного аппарата он развил теоретические основы этой научной дисциплины, "критически рассмотрел и систематизировал существующие традиционные методы и приемы этой области астрометрии”.
Следует отметить существенный вклад как теоретического, так
4
и практического характера, который внесли в эту отрасль астрономии сотрудники ГАИШ, ИПА РАН, ГАО НАН Украины, кафедры астрономии Уральского университета. Определенные результаты были получены в Казанском университете и Астрономической обсерватории им.Энгельгардта (АОЭ).
В 60-ые - 70-ые годы в ряде астрономических обсерваторий СССР были установлены широкоугольные астрографы (ША) Цейсе 400/2000 или 4ОО/.*ЮО0 производства фирмы Карл Цейсс в Йене. В связи с этим появилась возможность выдвинуть коллективные программы "Фотографического обзора северного неба - ФОН" (39] и "Опорного фотографического каталога южного неба - ФО-КАТ” [53], основанные на фотографических наблюдениях посредством этих астрографов. Активное участие в их выполнении приняла и Зеленчукская станция Казанского университета, где в 1976 году были начаты наблюдения на ША Цейсс 400/2000.
Настоящая диссертация подводит итог многолетним работам автора по астрометрическим исследованиям, выполненным преимущественно на основе фотографических наблюдений на этом астрографе. Автор» наряду с другими сотрудниками Казанского университета и АОЭ, был одним из основных исполнителей ряда программ наблюдений. Ниже кратко перечисляются работы, результаты которых легли в основу предлагаемой диссертации.
Основной целью работы является решение следующих астрометрических задач:
1) определение точных координат 304 звезд в 17 площадках южной части эклиптической зоны, предназначенных для селенодезических исследований по крупномасштабным снимкам Луны на фоне звезд,
2) определение точных положений 113 Галактических радиоисточников (GRS),
5
3) построение каталога положений 25687 звезд для зоны склонений от -10 до -18 градусов по склонению (ФОКАТ-К).
Для обеспечения точности, соответствующей требованиям фотографической астрометрии, было выполнено исследование оптических характеристик ША Иейсс, преимущественно в рамках коллективных программ ФОН и ФОКАТ. Автором было произведено большинство наблюдений, необходимых для этих исследований [24], [25]. Снимки, полученные на обсерваториях централизованно обрабатывались в Голосеевской обсерватории. Астрометрическая калибровка астрофотографий геометрическим методом была произведена А.А.Киселевым и О.В.Кияевой [84]. Автором были получены снимки и выполнены их измерения.
В 1970 году Казанский университет при содействии Пулковской обсерватории и поддержке Института Космических Исследований АН СССР организовал Ордубадскую высокогорную станцию для фотографических наблюдений Луны на фоне звезд посредством длиннофокусного горизонтального телескопа [3], [83] с целью решения ряда селенодезических задач [57], [82], [84], [56].
Для редукции втих наблюдений были необходимы высокоточные положения звезд в поясе эклиптики. Если для северною неба в то время уже имелся сравнительно высокоточный астрометрический каталог АвКЗ в системе РК4, то для южного неба такого каталога не было. Поэтому было решено определить положения звезд -опорных для снимков Луны со звездами в южной части эклиптики посредством наблюдений соответствующих площадок на ША Пейсе Зеленчуке кой станции [16]. В этом, в частности, заключается актуальность данной работы.
Актуальность обсуждаемой работы связана также с тем, что в настоящее время одной из основных задач астрометрии является уста-
б
новление связи между тремя системами координат: оптической, ра-диоастрометрической и космической системами координат [2], [43], [63]. Eie решение можно осуществлять по координатам галактических радиоисточников, координаты которых имеются (или могут быть определены) во всех трех системах координат. Вследствие ощутимых собственных движений эти объекты требуется систематически перенаблюдать. Инициатором работы по определению положений GRS в АОЭ был заведующий кафедрой астрономии Санкт-Петербургского государственного университета В. В. Витязе в.
По инициативе Пулковской обсерватории в конце 70-ых годов была поставлена задача определения координат слабых звезд южного неба с целью построения астрометрического каталога ФОКАТ, подобного АС К 3, с плотностью около 10 звезд на квадратный градус по наблюдениям южного неба на ряде обсерватории СССР, снабженных широкоугольными астрографами [53], в число которых вошла и АОЭ с Зеленчуке кой высокогорной станцией.
На ША Пейсе Зеленчукской станции было выполнено фотографирование зоны по склонению от —8° до -20° с четырехкратным перекрытием и от +2° до —8° - с однократным перекрытием. В каждом перекрытии - 90 площадок размером 4° х 4°, всего при четырехкратном перекрытии - 900 площадок. Так как каталог ФОКАТ [75] был построен по наблюдениям на экспедиционном астрографе ГАО АН СССР в Боливии, обработка снимков, полученных на ША Пейсе, была приостановлена и возобновлена только в 1994 году с целью уточнения собственно каталога ФОКАТ. Для этой цели кроме Зеленчукских наблюдений планируется использовать наблюдения, полученные на Гиссарской обсерватории [55], [91]. Задача построения уточненного варианта каталога ФОКАТ является достаточно актуальной в настоящее время.
7
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы и приложения. Библиография состоит из 93 наименований. Общий объем работы 158 страниц, включая 28 таблиц, б рисунков, 11 стр. библиографии и 24 стр. приложения.
Во введешш дается общее направление исследований по теме диссертации и краткое их изложение, приводится общая характеристика работы, включающая обоснование ее новизны, актуальности и достоверности полученных результатов, оценивается вклад автора в совместные статьи и перечисляются положения, выносимые на защиту.
Первая глава начинается с краткого описания ША Цейсс Зелен-чукской высокогорной станции и ее астроклиматических условий, далее приводятся результаты исследования оптических аберраций ША Цейсс, полученных методом Гартмана [4], [25], геометрическим методом А.А.Киселева [34] и рядом других способов [36], [16].
Вторая глава посвящена изложению методических вопросов, связанных с учетом инструментальных и сферических поправок в фотографической астрометрии. Дается вывод уравнений дифференциальных поправок к стандартным координатам с использованием формулы полного дифференциала сложной функции. Путем численного моделирования оценивается влияние инструментальных и сферических поправок на результаты определения координат исследуемых объектов методами фотографической астрометрии [58].
Излагаются теоретические работы [32], [81], [31] по установлению оптимальной редукционной модели и оценке точности определения координат исследуемых объектов [30].
В третьей главе приводятся результаты определения координат 304 звезд в 17 площадках южной части эклиптики по наблюдениям на ША Цейсс в системе каталога ПЕРТ - 70 [86]. Дается описание
8
наблюдательного материала и метода его обработки (16]. Предварительно был выполнен анализ точности трех редукционных формул но наблюдениям на ША Пейсе и менисковом телескопе АОЭ как в случайном, так и в систематическом отношении [17]. Так как положение оптического центра на снимке в этот период времени систематически проверялось, редукция основного наблюдательного материала производилась по линейным формулам.
Приводится анализ точности полученных данных и их сравнение с положениями звезд в каталоге SAO как в случайном, так и систематическом отношении. Уточненные координаты звезд использовались при редукции крупномасштабных снимков Луны на фоне звезд при решении ряда селенодезических задач (57], [82], [84], [56].
Обосновывается целесообразность наблюдений галактических радиоисточников для взаимной связи оптической, радиоастроме-трической и космической систем координат. Приводятся результаты определения координат 113 GRS по фотографическим наблюдениям на ША Цейсс в системе каталога PPM [92] и 19 - в системе каталога TYCHO [18]. Оценивается точность результатов по величине средних значений (0-С) и их средних квадратических ошибок по прямым восхождениям и склонениям в системе каталога PPM [92]. Каталог положений GRS передан в Центр Астрономически Данных при ИНАСАН РАН.
Четвертая глава посвящена вопросам построения каталога положений 25687 звезд в системе опорного каталога SRS в зоне склонений от -10 до -18 градусов по однократному перекрытию снимков [77]. Вследствие последнего пришлось производить анализ точности измерений для исключения грубых "промахов” путем сравнения полученных координат исследуемых звезд с их положениями в каталоге PPM [92]. Измерения опорных звезд проверялись по невязкам.
9
Предварительно были проперепы два метода обработки астрофотографий. Сначала был испытан метод, основанный на регрессионном алализе (5). Во втором методе путем последовательных приближений для каждого снимка уточнялись сферические экваториальные коордипаты главной точки снимка (главная точка снимка эго точка пебеспой сферы, в которой плоскость, касательная к небесной сфере, параллельна плоскости фотографической пластинки в момент наблюдения) и параметры радиальной кубической дисторсии [58]. По ряду причин предпочтение было отдано второму методу.
Каталог ФОКАТ-К передан в Центр Астрономически Данных при ИНАСАН РАН и в ГАО РАН для использования при уточнении основного каталога ФОКАТ.
В пятой главе произодится сравнительный анализ точности координат GRS и звезд каталога ФОКАТ-К: наблюденные положения GRS сравниваются с координатами общих объектов в каталоге HIPPARCOS, а система координат ФОКАТ-К с каталогами PPM, ACRS, HIPPARCOS, TYCHO и ACT. Установлено, что коордипаты GRS и звезд каталога ФОКАТ-К соответствуют совремепной точности фотографического метода в астрометрии. Выявлепо также, что точность координат звезд в каталогах TYCHO и ACT существенно ниже предсказанной авторами каталогов.
Краткие итоги и выводы приводятся в конце каждой главы. В заключении даются общие выводы.
Новизна работы состоит в следующем.
1. Впервые была получена однородная система координат опорных звезд (в системе FK4) для выполнении селенодезических исследований на основе крупномасштабных снимков Луны на фоне звезд, распределенных по всему зодиакальному поясу.
2. Предложены дифференциальные уравнения поправок к стандарт-
10
ным координатам, основанные на формуле полного дифференциала сложной функции. Они могут учитывать влияние любых факторов, искажающих прямые восхождения и склонения главной точки снимка и небесных объектов. Следует отметить, что дифференциальные формулы видимых тангециальных координат ранее выведены А.А. Киселевым [32]. Но они получены принципиально другим способом: на основе векторно-матричного аппарата.
3. Выполнено численное моделирование влияния ошибки наклонности, дифференциальной рефракции и аберрации на координаты исследуемых объектов для различных редукционных моделей при разных размерах поля снимков, любом числе и расположении опорных звезд и при разных зенитных расстояниях.
Достоверность полученных результатов подтверждается:
1) точностью координат звезд южной эклиптической зоны сравнительно с их положениями в каталоге SAO, а также результатами их использования при решении селенодеэических задач [57], [82] [84], [56].,
2) величиной средних значепий (0-С) и их ошибок для 113 GRS, полученных в системе каталога PPM [92],
3) результатами сравнения координат звезд каталога ФОКАТ-К с данными каталогов PPM [92] и ACRS,
4) тем, что данные численного моделирования согласуются с выводами о систематических ошибках результата редукции линейными методами, зависящие от ошибки наклонности и рефракции, которые были получены А.А.Киселевым теоретическим путем [28], [32].
Практическая и научная значимость работы.
1. Уточненные координаты звезд в 17 площадках южной эклиптической зоны были успешно использованы при решении ряда селеноде-зических задач по крупномасштабным снимкам на фоне звезд [57],
11
(82), [84], [56].
2. Координаты 113 GRS переданы в Астрономический Центр Данных при ИНАСАН РАН. Они могут быть использованы для связи оптической, радиоастрометрической и космической систем координат.
3. Каталог ФОКАТ-К передан в ГАО РАН для уточнения собственно каталог ФОКА Т.
4. Дифференциальные формулы поправок к стандартным координатам и метод численного моделирования инструментальных и сферических поправок может быть использован в астрономических учреждениях при выполнении соответствующих работ по фотографической астрометрии.
Основные результаты работы докладывались на совещаниях, конференциях и симпозиумах:
- Всесоюзное совещание проблемно-тематической группы No 5 секции Астрометрия в ГАО АН ССОР в 1980 году,
- 22 Астрометрическая Конференция СССР в ГАИШ МГУ в 1981 году,
- Расширенное совещание проблемно-тематической группы No 5 секции Астрометрия Астросовета АН СССР "Фотографический обзор неба для создания опорных координатных систем различного назначения” в ГАО АН УССР в 1983 году,
- 23 Астрометрическая Конференция СССР в ГАО АН СССР в 1985 году,
- Школа-совещание по программам ФОН, МЕГА, КОНФОР, КВАЗАР и расширенного заседания секции астрометрия в ГАО АН УССР в 1991 году,
- XXII General Assembly of the IAU, the Hague, Holland, August 15-27 1994,
12
- Международная конференция, посвященная 200-летию со дня рождения И.М.Симонова в Казанском университете в 1994 году,
- Международная (российско-югославская) конференция "Ньюком и фундаментальная астрометрия”, посвященная 160-летнему юбилею Саймона Ньюкома, в С.-Петербурге в 1995 году,
- Всероссийская конференция "Совремеппые проблемы и методы астрометрии и геодинамики” в ИПА РАН в 1996 году,
- Proceedings of the colloquium ” International cooperation in dissemination of the astronomical data”, Pulkovo Observatory, July 2-9, 1996,
- Международная конференция "Результаты и перспективы исследования планет” в Ульяновском государственном техническом университете в 1997 году,
- Итоговые научные конференции Казанского университета.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
1. Результаты определения координат 304 звезд в 17 площадках южной части эклиптики.
2. Положения 113 галактических радиоисточников, определенные в системе каталога PPM (92], и 19 - в системе каталога TYCHO [18].
3. Каталог положений 25687 звезд в зоне склонений от -10 до -18 градусов.
4. Массив фотографических наблюдений северного и южного неба, включающий более 1000 снимков.
По теме диссертации опубликовано 12 работ. Основные результаты содержатся в следующих девяти публикациях.
1. Даутов И.А.»Жуков Г.В., Т.К.Маниров, Рахимов Л.И., Ризванов
Н.Г. Определение точных положений слабых звезд по наблюдениям на широкоугольном астрографе Пейсе 400/2000//Тр.Казанской городской астрономической обсерватории.- 1983 - No 48.- С.114-128.
2. Даутов И.А., Киткин В.Н., Ризванов Н.Г. Оценка точности по-
13
строения фотографического каталога слабых звезд южного неба// Проблемы астрометрии (Тр. 22-ой Астрометрической конф.СССР).-М: МГУ.- 1984.- С.236-238.
3. Иванов Г.А., Рахматов Э., Юревич В.А., Инасаридзс Р.Я., Дау-тов И.А., Крылов А.Г. Сравнительное исследование оптических хат рактеристик объективов астрографов н/п Карл Цейсс г.Йена. Проницающая сила//Кинематика и физика небесных тел.- 1985.- Т.1, No 2 - С/72-77.
4. Валеев С.Г., Шамарин М.Г., Даутов И.А., Целищев И.Е. Регрессионные модели в фотографической астрометрии//Кинематика и физика небесных тел.- 1987.- Т.З, No 5.-С.30-35.
5. Положенцев Д.Д., Ягудин Л.И., Ризванов Н.Г., Даутов И.А., Кибардипа М.И., Матвеев H.H., Галеева З.А., Положенцев А.Д., Зал лес Р. Улучшение каталога ФОКАТ-Ю в зоне склонений от-10 до -32 градусов//Общепланетарные проблемы исследования Земли (Тр.международной конф., посвященной 200-летию со дня рождения И.М.Симонова)-Казань: Казанский ун-тет.- 1994.- С.32.
6. Даутов И.А., Кибардина М.И., Положенцев Д.Д., Положенцев А.Д., Ризванов Н.Г., Ягудин Л.И. Дополнение к каталогу ФОКАТ в зоне склонений от -10 до -18 градусов//Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики (Всесоюзная конф. ИПА РАН, 23-27 сент. 1996).- 1996.- C.-Пет.: ИПА РАН.- С.24-25.
7. Dautov I.A., Kibardina M.I., Polozhentsev D.D., Polozhentsev A.D., Rizvanov N.G., Yagudin L.I. Refinement of the FOCAT catalog in the declination zone from -10 to -18 degrees//Baltic Astronomy.-1997.- Vol.6, No 2.- С.337-338.
8. Ризванов H.Г., Даутов И.А. Астрометрия на широкоугольных астрографах// Кинематика и физика небесных тел.- 1998 - Т.14, No
5.-С.457-467.
14
9. Лаутов И.А., Кибарлина М.И., Ризванов Н.Г. Координаты 113 Галактических радиоисточников по фотографическим наблюдениям / Казан, ун-г. - Казань, 1999. - 12 с. - Лен. в ВИНИТИ 26 апреля 1999. - N0 1305-В99.
10. Даутов И.А. Каталог положений 25681 звезды ФОКАТ-К; сравнительная оценка е1х> точности / Казан, ун-т. - Казань, 2000. - 21 с. - Леи. в ВИНИТИ 20.01.00, - N0 116-В00.
В статье пп.1 автором получена большая часть наблюдательного материала, совместно с Н.Г.Ризвановым разработан метод редукции астрофотографий, вьшолиецы измерения снимков, участвовал в процессе их обработки и подготовке статьи к публикации. В работе цп.2 вклад всех соавторов приблизительно одинаков. В статье пп.З автором получен весь наблюдательный материал на ША Цейсс Зе-ленчукской станции, произведепа подготовки снимков к измерениям, выполнено их измерение и подготовлены результаты измерений к обработке. В статье пп.4 автором получен весь наблюдательный материал, произведено измерение части снимков и их обработки при подготовке к редукции измерений методом регрессионного анализа. В работах пп.5-пп.7 автором получен весь наблюдательный материал в зоне склопепий от -8 до -20 градусов при четырехкратном перекрытии, произведена подготовка однократного перекрытия зоны склонений от -10 до -18 градусов к измерению, руководил процессом измерений и сам производил измерения, участвовал в разработке метода редукции и выполнении вычислений и анализе результатов и подготовке текстов к публикации. В статье пп.8 автор участвовал в выводе формул, производстве вычислений, анализе результатов, подготовке статьи к публикации. В работе пп.9 автор получил большую часть наблюдепий, производил измерения, участвовал в редукции наблюдений и участвовал в написании статьи.
15
ГЛАВА I ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ АСТРОГРАФ ИЕЙСС 400/2000 1.1. Описание астрографа и астроклиматических условий Зеленчукской высокогорной станции
Широкоугольный астрограф Пейсе 400/2000 (ША Пейсе), изготовленный Народньш предприятием "Карл Цейсс” в Йене, был установлен на территории Зеленчукской высокогорной станции Казанского университета в 1976 году. Станция находится вблизи 6-метрового телескопа ОАО РАН. Ее координаты: X = 2Н 45т 46.43* восточной долготы, (р = +43° 39' 10", А = 2075м. На рис. 1 приводится общий вид станции. Слева за павильоном влектрофотометра и лабораторным зданием располагается павильон ША Иейсс. Купол изготовлен из листовой меди. Поэтому он черного цвета (покрыт окислами).
Объектив астрографа - четырехлинзовая система диаметром 400 мм и фокусным расстоянием 2000 мм. Полное линейное поле соста-
фф
вляет ЗООтт х ЗООтт. При масштабе 103.13 /тт это соответствует угловому полю 8.6° х 8.6°.
Телескоп снабжен гидом и искателем. Объектив гида двухлинзовый, диаметром 150мм и фокусным расстоянием 2250мм. Окулярный микрометр гида имеет взаимно перпендикулярные направляющие салазки, по которым перемещается окуляр. Цепа деления шкал ми-
фф фф
крометра по данным ряда измерений составляет 0.912 ± 0.009 на 0.01 мм. Искатель имеет двухлинзовый объектив диаметром 52мм и фокусным расстоянием 540мм. Окуляр искателя при фокусном расстоянии 31мм обеспечивает угловое поле зрения 7° и увеличение в
17.5 раз.
16
Рис. 1: Общий вил Зеленчукокой станции
Монтировка астрографа - параллактическая, немецкого типа. Между колонной и коробкой часовой оси находится угольник, обеспечивающий наклон полярной оси соответственно широте места. Часовой круг с ценой деления шкал 5т и круг склонения с ценой деления шкалы 1° служат для грубого наведения трубы астрографа на наблюдаемую область.
Установка полярной оси телескоиа определялась но методу Шей-пера. Путем последовательных приближений была достигнута удовлетворительная точность ориентировка оси по азимуту и высоте для часовых экспозиций.
Часовой механизм телескоиа состоит из червячного колеса большого диаметра с червяком и механизмом грубого и тонкого гидиро-вания и собственно часового механизма типа Пгяапй. Посредством специального механизма с электроприводом осуществляется грубое
17
- Київ+380960830922