Астрометрия

**Астроме́трия** (от др.-греч. ἄστρον — «звезда» и μετρέω  — «измеряю») — раздел астрономии, главной задачей которого является изучение геометрических и кинематических свойств небесных тел.

Основная задача астрометрии более развёрнуто формулируется как высокоточное определение местонахождения небесных тел и векторов их скоростей в данный момент времени. Полное описание этих двух величин дают ***шесть астрометрических параметров***:

* ***небесные экваториальные координаты***, или ***положения***, — прямое восхождение () и склонение ();
* ***собственные движения***, то есть экваториальные скорости по прямому восхождению и склонению ();
* ***параллаксы***;
* ***лучевые скорости***.

Точное измерение этих астрометрических параметров позволяет получить об астрономическом объекте дополнительную информацию, например:

* абсолютная светимость объекта;
* масса и возраст объекта;
* классификация местонахождения объекта: в Солнечной системе, в Галактике, за её пределами, и т. п.;
* классификация семейства небесных тел, к которому принадлежит объект;
* отсутствие/наличие у объекта невидимых спутников.

Многие из этих сведений необходимы для того, чтобы делать выводы о физических свойствах и внутреннем строении наблюдаемого объекта, а также давать ответы и на более фундаментальные вопросы — об объеме, массе и возрасте всей Вселенной. Таким образом, астрометрия является одним из необходимых разделов астрономии, дающим экспериментальную информацию, необходимую для развития остальных разделов (астрофизики, космологии, космогонии, небесной механики, и т. п.).

## Классификация астрометрии

### **Фундаментальная астрометрия**

Для точных измерений положений и движений небесных тел необходимо иметь систему отсчёта с заданными координатами. **Фундаментальной астрометрией** называется тот подраздел астрометрии, который занимается проблемами выбора такой системы координат, и связанных с ними вопросов — какие именно объекты выбрать для начала отсчёта (т. н., *реализации системы координат*); каким способом привязать систему координат к объектам, являющимся началом отсчёта.

Современные системы координат подразделяются на кинематические и динамические:

* **динамическая система координат** — система, определяемая на основе элементов орбиты вращения Земли вокруг Солнца.
* **кинематическая система координат** — система координат, базирующаяся на привязке к объектам, собственные движения которых могут считаться достаточно хорошо известными.

С начала развития астрономии и вплоть до конца XX века астрономы всегда пользовались именно динамической системой экваториальных координат. За начало отсчёта этой системы была принята точка весеннего равноденствия, традиционно обозначаемая символом , — точки пересечения эклиптики с небесным экватором, определяемая из наблюдений годового движения Солнца.

Такая динамическая система имеет ряд недостатков. Вследствие прецессии и нутации земной оси, движения оси вращения внутри Земли, а также вековых и периодических возмущений орбиты Земли от тел Солнечной системы (т. н., «прецессия от планет»), точка весеннего равноденствия движется среди звёзд. Пока в астрономии пользовались динамической системой координат, это движение вынуждены были компенсировать подсчетом влияния всех вышеперечисленных процессов, соответственно пересчитывая координаты на каждую эпоху.

Кроме того, динамическая система отсчёта не удовлетворяет предъявляемому к опорной системе требованию инерциальности.

Эти затруднения привели к целесообразности замены динамической системы координат на кинематическую. В современной астрометрии пользуются кинематической системой координат. В настоящий момент это система координат ICRF в радиодиапазоне, с внегалактическими объектами в качестве опорных, и HCRF в оптическом диапазоне, использующая привязку к системе ICRF наблюдений космического астрометрического проекта Hipparcos.

Кинематическая система отсчёта, базирующаяся на внегалактических объектах в качестве опорных, считается квазиинерциальной (поскольку ускорением в движении внегалактических объектов, и даже самим наличием этого движения, можно пренебречь).

Любая кинематическая система координат определяется с помощью фундаментального каталога, как совокупность всех астрометрических параметров объектов, зачисленных в этот каталог.

### **Практическая астрометрия**

**Практической астрометрией** называется подраздел, занимающийся проблемами:

* использования установленной системы координат;
* определения из полученных сведений, где находятся изучаемые объекты и как они движутся;
* организации и обработки наблюдений для решения этих задач;
* оценки точности полученных результатов, и её улучшения до нужной точности.

К практической астрометрии следует отнести и обзоры неба — составление подробных фотографических карт с целью каталогизации как можно большего числа астрометрических объектов.

### **Изучение вращения Земли**

Так как астрометрические наблюдения в большом объёме ведутся с поверхности Земли, изучение любых вариаций её движения и движения её коры также связано с решением астрометрических задач, и является подразделом астрометрии. На движение каждой отдельно выбранной точки на поверхности Земли влияют такие процессы как прецессия, нутация, движение полюсов, замедление вращения Земли, движение литосферных плит, неравномерность хода часов в гравитационном поле. При этом параметры вращения Земли не постоянны; они меняются со временем. Одним из методов, применяемых для изучения вращения Земли, является **гравиметрия**

Следует отметить, что вращение Земли примерно до середины XX века использовалось в астрометрии для измерения времени, а также географических координат. После изобретения более точных способов для того и другого астрометрия теперь решает обратную задачу — изучает вариации вращения Земли, (в частности, замедление), используя стандарты точного времени; и изучает колебания земной коры, используя системы глобальной спутниковой навигации.

## История астрометрии

Основная статья: **История астрометрии**

До появление астрофизики в начала XX века практически вся астрономия сводилась к астрометрии. Астрометрия неразрывно связана со звёздными каталогами. Первый каталог был составлен ещё в Древнем Китае астрономом Ши Шенем. Точнее, это был не каталог, а схематичная карта неба. Первый же астрометрический каталог, содержащий координаты звезд, был создан древнегреческим астрономом Гиппархом и датируется 129 годом до нашей эры, но он не сохранился. Сравнив свои наблюдения с более ранними, Гиппарх открыл явление *предварения равноденствий*, или прецессии. Стимулом для развития астрометрии являлись практические нужды человека: без компаса и механических часов навигация могла осуществляться только по наблюдениям небесных светил (см. Астрономическая навигация).

В Средние века астрометрия была широко распространена в Арабском мире. Наибольший вклад в неё внесли ал-Баттани (X в.), ал-Бируни (XI в.) и Улугбек (XV в.). В XVI веке Тихо Браге в течение 16 лет проводил наблюдения Марса, обработав которые, его преемник Иоганн Кеплер открыл законы движения планет. На основе этих эмпирических законов Исаак Ньютон описал закон всемирного тяготения и заложил основы классической механики, что привело к появлению научного подхода.

В конце XX века, после значительного кризиса, в астрометрии произошла революция, благодаря развитию вычислительной техники и усовершенствованию приёмников излучения.

1. ↑ Лучевая скорость иногда определяется по спектрам, поэтому её не всегда относят к астрометрическим параметрам