什麼是照相天體測量學

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天體測量學的一個分支。主要任務是利用照相方法來測定並研究天體的相對位置和運動,其中包括:

什麼是照相天體測量學

(1)天體(包括人造天體)的空間位置的測定;

(2)恆星自行的測定;

(3)雙星和聚星系統的運動的測定;

(4)視差的測定;

(5)照相星表的編制;

(6)日全食時相對論效應的驗證等。一百多年來,隨着照相技術的不斷革新,照相天體測量學得到很大的發展。目前的趨勢是:由於觀測工作逐漸向暗星方面發展,越來越多的口徑在一米以上的反射望遠鏡應用於天體測量工作,並運用全自動光電座標量度儀來測量底片,以提高精度和效率。此外,正在試驗利用光電技術直接在望遠鏡上測量恆星的位置,然後用快速電子計算機進行處理,以逐步實現儀器、設備的自動化。

照相天體測量所用的是相對測量的方法。通常先在底片上任意選定一個座標系,在這個座標系中測量星像的相對位置,然後從星表中選擇一些已知赤道座標的星作爲定標星,並利用這些定標星把量得的相對座標歸算爲赤道座標(見照相天體測量方法)。照相天體測量的精度,主要取決於底片的測量誤差。增加定標星的數目,可以減少定標星測量的偶然誤差和星表的偶然誤差,但是待定天體的測量的偶然誤差、星表的系統誤差和測量的系統誤差,仍會全部反映到最後得到的赤道座標中去。照相天體測量的精度還取決於定標星的自行。一般來說,底片的測量精度約爲1~2微米,對於焦距爲2米左右的望遠鏡,照相定位精度平均爲0.15。現代照相天體測量學有下述幾個最活躍的課題。

建立參考座標系

以恆星位置和自行爲主建立參考系的工作,主要是把星表擴充到更暗的範圍。其中有代表性的是德國天文學會第三星表AGK3,它刊載了亮於12等的恆星的位置和自行,是目前小行星、彗星及其他天體的照相定位工作中選取定標星最好的星表。1932年蘇聯天文學家提出了編制“暗星星表”的計劃。其特點之一是以河外星系爲背景來測定恆星自行。如河外星系的橫向速度爲每秒1,000公里,則最近的星系的位置變化僅爲每年0.0001,比自行的測量誤差小得多,因此在100年內,可以認爲是不變的,這就能作爲不動的參考座標系來測定恆星自行。美國也有類似的計劃。最近,利用蘇聯和美國的相對於星系測定的自行資料進行分析研究,求得了歲差常數的改正值以及奧爾特常數AB(見銀河系自轉)。歲差常數改正值與根據基本星表求出的值相差不大,奧爾特常數B值也符合得較好,但A值相差較大。這些結果說明,相對於星系求恆星自行的系統,在赤緯方面比較好,在赤經方面則有較大的系統差,其原因還有待研究。

暗星自行的測定

爲了研究銀河系的力學特徵,需要測定直到21等的暗星的自行,其中包括測定疏散星團、行星狀星雲、新星的自行。根據自行資料,可以證認星團成員,研究星團的內部運動、擴散運動和絕對自行等。發現大自行的暗星並測定其自行,對於研究太陽附近銀河系的力學特徵是很有意義的。最近一、二十年來,有幾個天文臺從事這方面的工作,發表了數以萬計的自行大於每年0.2的恆星星表。大自行的暗星可能是近距矮星,還需要測定它們的視差。

暗星三角視差的測定

自1837~1839年貝塞耳等人第一次精確測定恆星的視差以來,已經有一百多年的歷史,其重要意義逐漸爲人們所認識。美國華盛頓海軍天文臺專門研製了一臺口徑爲1.55米的天體測量望遠鏡,用於測定暗星視差。在已經測定過視差的幾千顆星中,暗於目視星等14等的只有100多顆。

研究雙星和聚星系統的運動

對雙星特別是對距離在20秒差距以內的雙星進行照相觀測,可以精確地測定恆星的質量。爲了確定雙星軌道及其質量,需要幾十年甚至上百年的觀測資料,要拍幾百甚至上千張底片。利用照相觀測還可獲得雙星的各個子星相對於定標星的位置,這樣就可計算相對於這一系統的質心的軌道。對軌道週期變化作詳細的分析,還可以發現質量小的不可見伴星,以至找到可能存在的類行星伴星。

參考書目

ner,Astronomical Techniques,Chap.20,pp.461~486, Chicago Press,Chicago,1962.

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