CC BY
14
УДК 528.28
А.С. Глазунов, Д.Н. Голдобин СГГА, Новосибирск
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЯ ПОЛЯРНОЙ ЗВЕЗДЫ В ПЕРИОД СОЛНЕЧНОГО ЗАТМЕНИЯ 1.08.08 Г.
A.S. Glazunov, D.N. Goldobin SSGA, Novosibirsk
RESULTS OF POLAR STAR OBSERVATION DURING SOLAR ECLIPSE ON AUGUST 1, 2008
During the solar eclipse of 1981 (in the period of total phase) rapid variation of the plumb line up to 8'' was registered by gravimetric and leveling measurements. To check this phenomenon, it was suggested to conduct not only leveling and gravimetric but also astronomic observations of the Polar star during the eclipse on August 1, 2008.
The CCD-micrometer made at the department of astronomy and gravimetry of SSGA contributed to the measurements. It permitted to observe the star position concurrently by two coordinates -zenith distance and azimuth, with time resolution up to 0.1 s and less.
Measurements were taken by astrouniversal Ay 2/10 with one circle and fixed telescope, the positions of Polar star and the time being registered by computer. As a result, the positions of Polar star (X, Y) and the corresponding instants were determined.
The results showed that the anomalous deviation in Polar star diurnal drift started three minutes ahead of the total phase and reached approximately 3 pixels or 9''- 10''. The drift curve returned to its normal mode also in three minutes after the total phase completion. The reasons for the deviation are discussed.
Введение: Во время полного солнечного затмения (СЗ) в 1981, полоса которого проходила по югу Новосибирской области, в зоне с максимальной фазой 0.999 выполнялись гравиметрические и нивелирные измерения. Ставилась задача выявление эффекта гравитационного «экранирования». При этом по нивелирным наблюдениям во время полной фазы было зарегистрировано быстрое изменение отсчётов (4 мм на 100 м), которое было интерпретировано как изменение направления отвесной линии. Величина этого изменения достигла 8 угловых секунд [1].
Для проверки и подтверждения этого эффекта сотрудником СНИИГиМС Дедовым В.П. было предложено во время солнечного затмения 1 августа 2008 года организовать, наряду с нивелирными и гравиметрическими измерениями, астрономические наблюдения Полярной звезды. Изменение направления отвесной линии во время СЗ может проявиться в виде аномальных изменений положения Полярной звезды (a Umi), которое можно определить по изменению её зенитного расстояния Z и азимута A. При этом, учитывая теоретическое совместное приливное влияние Луны и Солнца, необходимо было выдерживать точность измерений 0.1 "и даже выше.
Постановка задачи: Выполнение задачи выявления аномального смещения Полярной встретило следующие трудности. Во первых, для
наблюдения Полярной звезды мог применяться только имеющийся в нашем распоряжении астроуниверсал АУ 2/10, на котором измерять с высокой точностью Ъ и А невозможно по следующим причинам:
- У астроуниверсала АУ 2/10 нет точного вертикального круга;
- Устаревшая система отсчета по горизонтальному и вертикальному кругам не позволяет быстро измерять углы.
Во-вторых, необходимо было одновременно фиксировать положение звезды по двум координатам с возможно большей частотой по времени.
Поэтому было принято абсолютное измерение Ъ и А заменить относительными с помощью микрометра при неподвижной трубе инструмента. Выполнение таких определений по традиционной технологии на обычном астроуниверсале требовало производство наблюдений двумя опытными наблюдателями на двух инструментах, фиксирующих параллельно друг другу положение звезды - один по зенитному расстоянию, а другой по азимуту, что современных условиях по различным причинам трудновыполнимо. Кроме того, наблюдения с микрометром не позволяли выполнять отсчеты с большей частотой чем через несколько секунд времени.
Реализация поставленной задачи: Преодолеть эти трудности и выполнить определения помогло то, что на кафедре астрономии и гравиметрии СГГА ведутся работы по автоматизации астрономических определений. При этом главной составляющей автоматизации является замена окулярного микрометра ПЗС-микрометром [2], что позволяет отслеживать положение звезды одновременно по двум координатам - зенитному расстоянию и азимуту с разрешением по времени до 0,1 секунды и менее. ПЗС-микрометр перед затмением модифицировали. Была установлена ПЗС-матрица с более высоким разрешением (1600x1200 пикселей), изменена конструкция микрометра, позволившая плавно изменять наклон матрицы. Наблюдения Полярной звезды было принято выполнять сериями при неподвижной трубе инструмента. Начать наблюдения планировалось в сутки, предшествующие затмению, затем продолжить в сутки затмения и в сутки после затмения. Однако по техническим причинам удалось выполнить наблюдения только в сутки предшествующие затмению и в сутки затмения.
Длительность серии ограничивалась угловыми размерами поля матрицы. У имеющейся оно составляет примерно 20'х30'. При таких размерах длительность наблюдений в серии может составлять 1-^1.5 часа.
Продолжительность наблюдений в сутки до затмения составила 20 минут и не выявила каких либо отклонений от теоретического пути звезды. Наблюдения в день затмения начались за 7 минут до полной фазы и окончились через 15 минут после окончания полной фазы. При этом после линейного сглаживания результатов наблюдений на записанной траектории движения звезды в момент начала полной фазы чётко выявились отклонения, которые достигли примерно 10 угловых секунд.
Измерения выполнялись при одном круге и неподвижной трубе с записью положения Полярной звезды в поле зрения матрицы и фиксацией моментов времени в системе матрицы на компьютер. В результате был получен массив положений Полярной звезды в системе координат матрицы (Х,У) и соответствующих им моментов времени. Всего при наблюдении в день затмения было получено 12392 пар отсчётов.
Наблюдения в серии выполняются в следующей последовательности:
1) Привязка времени компьютера;
2) Установка трубы на Полярную звезду;
3) Отсчитывание по талькоттовскому и накладному уровню (с перекладкой накладного);
4) При видимости звезды включение автоматической записи ее положения;
5) Отсчитывание уровней в процессе наблюдения звезды примерно через 5 минут без перекладки накладного;
6) После завершения серии повторяются отсчеты уровней с перекладкой накладного;
7) Привязка времени компьютера.
Обработка измерений: Обработка измерений имело ряд особенностей, связанных с большим количеством отсчётов (более 12 тысяч в день затмения) и состояла из нескольких этапов. Первоначально выполнялась отбраковка грубых отсчётов, связанных с работой ПЗС-матрицы. Далее выполнялось линейное сглаживание. Шаг сглаживания подбирался экспериментальным путём. В результате был выбран шаг в сорок пунктов. Результат сглаживания траектории движении Полярной приведён на рис. 1.
140 I---------1
346 351 356 361 366 371 376 381 386 391 396 401 406 411 416 421 426 431 436
Рис. 1. Траектория движения Полярной звезды (сглаженная) в системе координат ПЗС-матрицы. Движение звезды слева - направо
Полученный набор отсчётов положения Полярной звезды в системе координат матрицы (Х,У) исправлялся за наклон матрицы и затем трансформировался в горизонтальную систему координат. Для выявления аномального движения Полярной звезды были найдены разности между измеренными положениями и теоретически вычисленными. Графики этих разностей для зенитного расстояния и азимута приведены на рис. 2 и 3.
Рис. 2. Разности между измеренными и теоретическими Ъ Полярной
Анализ результатов: Наблюдения Полярной в дату предшествующую затмению не выявила каких либо отклонений от теоретического пути звезды. Наблюдения во время затмения показало, что аномальное отклонению в суточном дрейфе Полярной явно выявилось по отсчётам матрицы. Это особенно наглядно проявилось при линейном сглаживании отсчётов (см. рис. 1, рис. 2, рис. 3).Уклонение началось за три минуты до наступления полной фазы (фаза в этот момент была равна 0.95) и достигало примерно 3-х пикселей или 9-НО секунд дуги. Кривая дрейфа вернулась к нормальному виду также через три минуты после окончания полной фазы. Причинами такого уклонения могут быть:
- Изменение направления отвеса;
- Нутационное колебание земной оси;
- Влияние метеофакторов (аномальная рефракция).
20 19
15 17
16 15 14 13 12 11 10
9 8
Рис. 3. Разности между измеренными и теоретическими азимутами Полярной
Возможность влияния последнего фактора легко проверить. Если рассчитать возможность такого (AZ=\0") изменения зенитного расстояния звезды, то метеофакторы должны измениться: либо температура на величину Л1:~750, либо давление на величину АР» 200 мм ртутного столба, что явно нереально.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Каленицкий, А.И. Гравиметрические и геодезические измерения во время солнечного затмения (31 июня 1981г.) [Текст]/ А.И. Каленицкий , А.П. Федянин , В.И. Кузьмин//Геофизические и геодезические методы и средства при поисках полезных ископаемых в Сибири: тр. СНИИГГиМС. - Новосибирск, 1982.- С.116-120.
2. Глазунов, А.С. Астрономические определения с применением ПЗС-матрицы [Текст]/ А.С. Глазунов, Д.Н. Голдобин, В.В. Коршиков//Геодезия, Геоинформатика, Картография, Маркшейдерия. Т.1. Ч.2. Третий Междунар. науч. Конгр. «ГЕО-Сибирь-2007». - Новосибирск: СГГА, 2007.-С.227-231.
© А.С. Глазунов, Д.Н. Голдобин, 2009
