Астрометрија

Астрометрија или положајна (позицијска) астрономија (односно сферна астрономија у ширем смислу) је грана астрономије која се бави мјерењем положаја небеских тијела (свемирских тијела на небеској сфери). Ради тога разрађује мјерне методе и истражује властита гибања тијела, прецесију и астрономску нутацију, због којих се мијењају положаји небеских тијела у тијеку времена. Обухваћа сферну астрометрију у ужем смислу, мјерење времена, геодетску, геофизичку, фундаменталну (меридијанску), екваторијалну и астрографску астрометрију те радиоастрометрију, а свака од њих употребљава за то намијењене телескопе.

Сферна астрометрија обухваћа геометријске односе на небеској сфери и временске промјене на њој, те зато утврђује сферне координатне суставе: хоризонтски, екваторски, еклиптички и галактички. У хоризонтском суставу координате су азимут и кутна висина (односно зенитна даљина), у екваторском су ректасцензија (односно сатни кут) те деклинација (односно полна удаљеност), у еклиптичком еклиптичка дужина и ширина, у галактичком галактичка дужина и ширина. Сатни кут и деклинација чине мјесне екваторијалне координате, док ректасцензија и деклинација чине небеске екваторијалне координате. Ректасцензија и сатни кут надопуњују се на звјездано вријеме. Вријеме је у сферној астрометрији независна промјенљива величина, а јединица за мјерење је звјездани дан (сидерички дан), који износи 23 х 56 мин 4,09 с. Координате небеских тијела мијењају се због њихових властитих гибања, због аберације свјетлости, дневне и годишње паралаксе, те због нутације и Земљине прецесије.

Фундаментална астрометрија одређује екваторијалне координате небеских тијела проматрањима у небеском меридијану релативно према гибањима Земље. У астрографској астрометрији положаји се тијела мјере на фотографској плочи односно рачуналном заслону (монитору) с обзиром на референтне звијезде. Прецизност мјерења положаја знатно се побољшава употребом мјерних инструмената изван Земљине атмосфере. Радиоастрометрија мјери положаје небеских радиоизвора с радио телескопима, а употребом интерконтиненталне мреже радиотелескопа прецизношћу премашује мјерења у оптичком подручју (дугобазична интерферометрија). ^[1]

Главни чланак: Астрономски инструменти

Астрономски инструменти су мјерни инструменти за праћење положаја небеских тијела на небеској сфери и свих врста зрачења која од њих пристижу. ^[2] Човјек боље упознаје свијет тако што га мјери. Мјерења на небеској сфери проводе се од почетка астрономије. Била она једноставна, као она која проводе аматери, или сложена, као она која се проводе у сувремено опремљеним звјездарницама или опсерваторијама, сви имају заједничка начела.

Главни чланак: Телескоп

Основни астрономски инструмент је телескоп, који се покреће у двије међусобно окомите равнине. За одређивање смјерова у тим равнинама служе кутомјери. Сам далекозор има задаћу да олакша визирање небеског тијела. Прије проналаска телескопа у ту су сврху служиле визирне линије, које су биле изведене чисто механички. Оси, око којих се телескоп покреће и равнине у којима се покреће, постављају се или у систему хоризонтског координатног сустава, или у систему небеског екваторског координатног сустава. У првом случају постављање телескопа је алтазимутско, у другом случају екваторско или паралактичко. У астрометрији астрономски инструменти примјењују алтазимутну уградњу. За мјерење хоризонтских координата користи се теодолит, као мањи пријеносни инструмент, и већи, универзални инструмент. Пасажни инструмент постављен је у равнину небеског меридијана и специјализиран је за мјерење времена и кутне висине звијезде; њиме се запажају звијезде при проласку кроз небески меридијан. Иста мјерења обавља, али је прецизније изведен, меридијански круг; његови се мјерни подаци примјењују за налажење координата небеских тијела у екваторском суставу, деклинација и ректасцензија. Мјерењима зенитних даљина звијезда намијењен је зенитни телескоп (хоризонтски координатни сустав). Као пријеносни мјерни инструмент за мјерење висина неких сјајних тијела, првенствено Сунца, употребљава се секстант.

Телескоп у екваторској уградњи има круг деклинација и круг ректасцензија. Кутомјери на тим круговима првенствено служе зато да се телескоп лакше усмјери у звијезду дане деклинације и ректасцензије. Та је уградња непосредно прилагођена праћењу дневног кретања небеске сфере. Сатни механизам покреће телескоп с порастом сатног кута звијезде, а деклинација оптичке оси далекозора је стална. ^[3]

Кутна висина сјеверног небеског пола једнака је географској ширини мјеста у којем се налазимо. Када би се у сјеверном небеском полу налазила нека Поларна звијезда, а тиме точка пола била непосредно видљива, тада би се географска ширина могла одредити на најједноставнији начин, мјерењем кутне висине небеског пола. Најближа сјајна звијезда, Сјеверњача, одмакнута је ипак од сјеверног небеског пола готово за 1°, па се мјерењем њезине кутне висине добива само приближна вриједност географске ширине.

Точнији поступак темељи се на успоредби кутне висине неке циркумполарне звијезде у њезиној доњој и горњој кулминацији. Звијезде обилазе око Земљине оси вртње по кружницама, па ће њихова највећа, а и најмања кутна висина овисити о положају небеског пола изнад обзора, а тиме и о географској ширини. Ако промотримо дневну кружницу звијезде која постиже горњу коњукцију сјеверно од зенита (резултат разматрања је друкчији за звијезду која горњу кулминацију постиже јужно од зенита), закључујемо да је географска ширина једнака средњој вриједности кутних висина х звијезде у часу њене горње и доње кулминације:

φ = (х_Г + х_D) / 2

Два мјерења једне звијезде, у тренуцима кулминације, воде мјерењу географске ширине. Мјерење географске ширине није ствар прошлости, и не води се само при оснивању звјездарница, већ се на тим мјерењима заснивају и поступци геодезије, и истраживања облика Земље, и владање Земљине оси вртње. Нађено је тако да се Земљини полови непрестано помичу у односу на површину Земље, на њезино тло, и то по десетак метара годишње, по кривуљи која наликује спирали.

Кутна висина звијезде у доњој и горњој кулминацији овиси о још једној величини, а то је деклинација звијезде. Једноставним рачунским поступком налазимо деклинацију звијезде:

δ = 90° - (х_Г - х_D) / 2

тако се у начелу с два мјерења кутне висине звијезде у небеском меридијану одређује деклинација звијезде. Познавање деклинација звијезда значи уједно да се познаје и положај небеског екватора. Тај се положај затим утврђује на кутомјеру инструмента. Тек тада се могу одређивати и деклинације оних звијезда које се опажају само у горњој кулминацији, док им је доња кулминација испод обзора. Једно од таквих тијела је Сунце. Важан задатак астрометрије је одређивање деклинације Сунца.

Мјеста која се налазе на истом меридијану имају исто мјесно вријеме. Разлика двају мјесних времена једнака је разлици географских дужина, изражених у временској мјери. Зато се одређивање географске дужине своди на одређивање разлике времена. Вријеме које се употребава може бити и Сунчево и звјездано вријеме. Помоћу Сунца најједноставније се географске дужине одређују тако да се опажа пролазак Сунца кроз небески меридијан.

Мјерења географске дужине проводе се и опажањем звијезда с познатим координатама. Опажање звијезде води одређивању звјезданог времена. На примјер, ако звијезда пролази меридијаном, њезина је ректансцензија управо једнака мјесном звјезданом времену С. Истог часа у гриничком меридијану звијездано вријеме је С_о. Замислимо ли да је прољетна точка прошла и наш меридијан и гринички, освједоћујемо се да је наше звјездано вријеме старије од времена у Греенwицху. Разлика је управо једнака географској дужини:

λ = С – С_о

Источне географске дужине су позитивне. Звјездано вријеме у Греенwицху сазнаје се биљежењем координираног свјетског времена УТЦ у часу мотрења. Наиме, подаци о односу свјетског времена и звјезданог времена за исти меридијан објављује се за сваку годину у астрономским календарима.

• Небеска механика
• Сферна астрономија