ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE



Podobné dokumenty
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Filip Hroch. Astronomické pozorování. Filip Hroch. Výpočet polohy planety. Drahové elementy. Soustava souřadnic. Pohyb po elipse

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Praktikum z astronomie 0. Měření refrakce. Zadání

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

5a. Globální referenční systémy Parametry orientace Země (EOP) Aleš Bezděk

Astronomická pozorování

Vzorce a recepty nebeské mechaniky

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

ČASOMÍRA ROTAČNÍ ČASY FYZIKÁLNĚ DEFINOVANÉ ČASY JULIÁNSKÉ DATUM

Obr. 4 Změna deklinace a vzdálenosti Země od Slunce v průběhu roku

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

Sférická trigonometrie v matematické geografii a astronomii

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Základní jednotky v astronomii

Datová analýza. Strana 1 ze 5

GEODETICKÁ ASTRONOMIE A KOSMICKÁ GEODEZIE I

Hvězdářský zeměpis Obloha a hvězdná obloha

Transformace dat mezi různými datovými zdroji

Korekce souřadnic. 2s [ rad] R. malé změny souřadnic, které je nutno uvažovat při stanovení polohy astronomických objektů. výška pozorovatele

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA GEOGRAFIE. Planetární geografie seminář

OBSAH 1 Úvod Fyzikální charakteristiky Zem Referen ní plochy a soustavy... 21

základy astronomie 1 praktikum 3. Astronomické souřadnice

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČAS, KALENDÁŘ A ASTRONOMIE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ, OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE

Rovinné přetvoření. Posunutí (translace) TEORIE K M2A+ULA

Zpracoval Zdeněk Hlaváč. 1. Definujte hlavní kružnici kulové plochy. Uveďte příklady hlavních kružnic na zeměkouli.

1.2 Sluneční hodiny příklad z techniky prostředí

Hvězdářská ročenka 2016

Hvězdářská ročenka 2018

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF III. E

4. Matematická kartografie

Seriál VII.IV Astronomické souřadnice

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ, OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA MAPOVÁNÍ A KARTOGRAFIE

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Kreslení elipsy Andrej Podzimek 22. prosince 2005

Čas a kalendář. důležitá aplikace astronomie udržování časomíry a kalendáře

SEZNAM ANOTACÍ. CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_MA4 Analytická geometrie

T a c h y m e t r i e

Astronomická refrakce

Obsah. 1 Sférická astronomie Základní problémy sférické astronomie... 8

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

3. Souřadnicové výpočty

= cos sin = sin + cos = 1, = 6 = 9. 6 sin 9. = 1 cos 9. = 1 sin cos 9 = 1 0, ( 0, ) = 1 ( 0, ) + 6 0,

Orientace v terénu bez mapy

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C)

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ, OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA GEODÉZIE A POZEMKOVÝCH ÚPRAV název předmětu

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

1.6.9 Keplerovy zákony

Odchylka ekliptiky od roviny Galaxie

Tachymetrie (Podrobné měření výškopisu)

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

Čas. John Archibald Wheeler: Čas - to je způsob, jakým příroda zajišťuje, aby se všechno neodehrálo najednou.

PLANETA ZEMĚ A JEJÍ POHYBY. Maturitní otázka č. 1

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

HVĚZDNÁ OBLOHA, SOUHVĚZDÍ

Poznámky k sestavení diagramu zastínění

SYLABUS PŘEDNÁŠKY 10 Z GEODÉZIE 1

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

Pro mapování na našem území bylo použito následujících souřadnicových systémů:

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

2D transformací. červen Odvození transformačního klíče vybraných 2D transformací Metody vyrovnání... 2

Michal Zamboj. December 23, 2016

Identifikace práce prosíme vyplnit čitelně tiskacím písmem

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky. Téma Školní výstupy Učivo (pojmy) volné rovnoběžné promítání průmětna

Michal Zamboj. January 4, 2018

Identifikace práce prosíme vyplnit čitelně tiskacím písmem

c jestliže pro kladná čísla a,b,c platí 3a = 2b a 3b = 5c.

Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vzdělávací obor: Matematický kroužek pro nadané žáky ročník 9.

1.1 Oslunění vnitřního prostoru

Čas a kalendář. RNDr. Aleš Ruda, Ph.D.

SOUŘADNICE BODU, VZDÁLENOST BODŮ

Program pro astronomy amatéry. Hvězdárna v Rokycanech Karel HALÍŘ duben 2006

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Globální matice konstrukce

Souřadnicové prostory

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Geodézie a pozemková evidence

Referenční plochy a souřadnice na těchto plochách Zeměpisné, pravoúhlé, polární a kartografické souřadnice

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Přednášející: Ing. M. Čábelka Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie PřF UK v Praze

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2.

Transkript:

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA VYŠŠÍ GEODÉZIE název předmětu úloha/zadání název úlohy Geodetická astronomie 3/6 Aplikace keplerovského pohybu školní rok semestr skupina zpracoval datum klasifikace 2010/11 1 NG1-88 Jan Dolista 11. 12.

Aplikace keplerovského pohybu Zadání: V heliocentrickém ekliptikálním souřadnicovém systému jsou dány dráhové elementy komety k epoše 55480 MJD a dráhové elementy Země k epoše 55400. Pro zadané datum a stanovisko vypočtěte její geocentrické rovníkové souřadnice, vzdálenost od Země i od Slunce a velikost elongace. Graficky znázorněte její geocentrickou dráhu z vypočtených obzorníkových souřadnic s vyznačením její ev. pozorovatelnosti. Uveďte obecný postup řešení úlohy a výsledky uspořádejte do přehledné tabulky. Pozn.: Převod aktuálního data na MJD vč. hvězdného času pro půlnoc UT zjistíte např. na http://www.astro.cz/obloha/vypocty. Dráhové elementy komety: Dráhové elementy Země: Ω = 219.7602 Ω = 172.089 ω = 181.2005 ω = 102.971 i = 13.6184 i = 0.0014 a = 3.47256AU a = 1.00000AU e = 0.69513 e = 0.01669 n = 0.1523156 /den n = 0.985607 /den M 0 = 197, 510 Datum a souřadnice stanoviska: datum: 6.8.2010 φ = 50 06 20 λ = 0 h 57 m 33.4 s Další potřebné vstupní hodnoty: ε = 23 26 16.77 Vypracování: Veškeré výpočty byly provedeny v programu Octave. 1 Převod data Pomocí webového formuláře na http://www.astro.cz/obloha/vypocty bylo zadané datum převedeno na juliánské datum. To bylo dále převedeno na modifikované juliánské datum. MJD = JD 2400000.5 MJD 0 = 55414 Zároveň byl ve stejném webovém formuláři zjištěn hvězdný čas pro světovou půlnoc S 0, tedy greenwichský hvězdný čas pro 0 h UT1. 2 Epochy výpočtu S 0 = 20 h 57 m 42 s Jelikož stanovisko se nachází v České republice, byly obzorníkové souřadnice hvězdy určovány v závislosti na Středoevropském čase (SEČ) a to v kroku jedné hodiny v rámci daného dne, tedy 0 24 h SEČ dne 6.8.2010.

Zadané keplerovské elementy komety a Země jsou však vztaženy k MJD, které je spojeno s časem UT1 (celočíselné MJD je v 0 h UT1), proto byly výpočetní časy převedeny na UT1. Z čehož plyne SEC = UT C + 1 h UT 1 = UT C + DUT 1 UT 1 = SEC 1 h + DUT 1, kde hodnota DUT 1 = 47.6802 ms byla pro dané datum vyhledána v bulletinu B dostupného na ftp://hpiers.obspm.fr/iers/bul/bulb_new/bulletinb.272. Dále bylo určeno MJD výpočetní epochy MJD epochy = MJD 0 + UT 1 24 h, jelikož je SEČ 0 24 h, je pro první epochu UT1 záporné a tedy MJD odpovídá konci předchozího dne. 3 Poloha komety a Země v heliocentrické ekliptikální soustavě Pro výpočetní epochy byla určena jak poloha komety v heliocentrické ekliptikální soustavě, tak poloha Země v této soustavě. Poloha byla určena na základě keplerovských elementů dráhy a výpočetní epochy. 3.1 Poloha komety 3.1.1 Střední anomálie Jelikož pro kometu není zadána hodnota střední anomálie, je tato hodnota M 0 = 0, tedy kometa se v této epoše nachází v perihéliu. M = n (t t 0 ), kde t je MJD výpočetní epochy, t 0 je MDJ ke kterému jsou vztaženy keplerovské elementy a n je střední denní pohyb. 3.1.2 Excentrická anomálie E = M + e sin E Excentrická anomálie byla určena iteračně, kdy v první iteraci je hodnota excentrické anomálie volena E 0 = M + e sin M. V dalších iteracích je hodnota anomálie dána vztahem E i = M + e sin E i 1. Výpočet je opakován, dokud rozdíl ve dvou po sobě jdoucích iteracích není menší než 10 10. 3.1.3 Pravá anomálie v = 2atan ( 1 + e tg E ) 1 e 2 3.1.4 Průvodič r = a(1 e cos E)

3.1.5 Vektor polohy v rovině dráhy r = r cos v sin v 0 Tento vektor obsahuje pravoúhlé souřadnice s počátkem v ohnisku elipsy dráhy, kladná osa x směřuje do perihélia a rovina xy leží v rovině dráhy. 3.1.6 Vektor souřadnic v heliocentrické ekliptikální soustavě Transformace z roviny dráhy do ekliptikální heliocentrické soustavy byla provedena trojitou rotací. Nejprve byla kladná osa x otočena z perihélia do výstupního uzlu a to rotací kolem osy z o úhel ω (argumet výstupního uzlu). V druhém kroku byla sklopena rovina dráhy do roviny ekliptiky, tedy rotace kolem nové osy x o úhel i (sklon dráhy). Posledním krokem bylo otočení nové osy x z výstupního uzlu do jarního bodu, rotace kolem nové osy z o úhel Ω (rektascenze výstupního uzlu). kde matice rotace R X ( Ω) = X kom e 1 0 0 0 cos ( Ω) sin ( Ω) 0 sin ( Ω) cos ( Ω) R X ( ω) = 3.1.7 Vzdálenost komety a Sluce = R Z ( Ω)R X ( i)r Z ( ω)r, R Z ( i) = 1 0 0 0 cos ( ω) sin ( ω) 0 sin ( ω) cos ( ω) Vzdálenost Slunce a komety je velikost vektoru souřadnic d SK = X kom e. 3.2 Poloha Země cos ( i) sin ( i) 0 sin ( i) cos ( i) 0 0 0 1 Poloha Země je vypočtena obdobně, jediným rozdílem je, že epocha k níž jsou vztaženy keplerovské elementy není epocha průchodu perihéliem. Střední anomálie je pak dána vztahem M = M 0 + n (t t 0 ), kde M 0 je střední anomálie v epoše, k níž jsou vztaženy keplerovské elementy dráhy. 4 Poloha komety a Země v heliocentrické rovníkové soustavě Transformace z ekliptikální do rovníkové soustavy byla provedena rotací kolem osy x o úhel ε (sklon ekliptiky) X r = R X ( ε)x e, kde R X ( ε) = 1 0 0 0 cos ( ε) sin ( ε) 0 sin ( ε) cos ( ε) Částečnou kontrolou výpočtu je porovnání délky mezi Sluncem a kometou resp. Sluncem a Zemí v ekliptikální a rovníkové soustavě. Délka musí zůstat stejná.

5 Poloha komety v geocentrické rovníkové soustavě S Změna počátku byla provedena odečtením vektoru souřadnic Země od vektoru souřadnic komety. X = X kom r X Zeme r, Z pravoúhlých souřadnic komety byla vyjádřena rektascenze a deklinace ( ) y α = atan ( ) z δ = asin X Vzdálenost Země a komety je velikost vektoru souřadnic. d ZK = X. 6 Elongace komety Elongace je úhel mezi kometou a Sluncem pozorovaný ze Země. Ten byl vypočten z pravidla pro skalární součin u v = u v cos θ. Elongaci lze tedy vyjádřit kde X Slunce = X Zeme r elongace = arccos x X kom X kom X Slunce XSlunce, je vektor souřadnic slunce v geocentrické rovníkové soustavě. 7 Poloha komety v geocentrické rovníkové soustavě S r1 Pravoúhlé souřadnice v soustavě S r1 byly získány rotací kolem osy z o úhel s (místní hvězdný čas). X r1 = R Z (s)x, kde Místní hvězdný čas R Z (s) = cos (s) sin (s) 0 sin (s) cos (s) 0 0 0 1 s = S 0 + (UT 1) (1 + μ) + λ, kde 1 + μ = 1.0027379093 je změna měřítka mezi hvězdným a slunečním časem. 8 Poloha komety v obzorníkové soustavě S o Pravoúhlé souřadnice v obzorníkové soustavě byly vypočteny rotací o úhel 90 φ (zeměpisná šířka stanoviska) X o = R x (90 φ)x r1, kde R Z (90 φ) = cos (90 φ) 0 sin (90 φ) 0 1 0 sin (90 φ) 0 cos (90 φ) Následně byl vyjádřen azimut a zenitová vzdálenost ( ) yo a = atan ( ) zo z = asin X o Průběh azimutu a zenitové vzdálenosti byl vynesen do grafů. Zároveň byl v grafu zenitové vzdálenosti znázorněn obzorník, aby bylo možné určit, kdy je kometa z daného stanoviska pozorovatelná. x o

9 Číselné výsledky SEČ d SK d ZK α δ z a elongace 0 h 1.38066 AU 2.29387 AU 21 h 33 m 59.509 s 6 47 04.915 57 30 50.714 348 31 48.309 19 34 38.058 1 h 1.38032 AU 2.29360 AU 21 h 34 m 06.994 s 6 46 37.532 57 04 03.574 6 15 22.235 19 34 08.180 2 h 1.37999 AU 2.29334 AU 21 h 34 m 14.480 s 6 46 10.129 59 32 25.951 23 33 06.320 19 33 38.330 3 h 1.37965 AU 2.29307 AU 21 h 34 m 21.968 s 6 45 42.707 64 34 03.708 39 27 21.617 19 33 08.506 4 h 1.37932 AU 2.29280 AU 21 h 34 m 29.459 s 6 45 15.266 71 32 57.426 53 40 16.790 19 32 38.710 5 h 1.37898 AU 2.29254 AU 21 h 34 m 36.951 s 6 44 47.805 79 52 34.321 66 26 35.935 19 32 08.941 6 h 1.37865 AU 2.29227 AU 21 h 34 m 44.446 s 6 44 20.325 89 01 51.267 78 16 28.555 19 31 39.199 7 h 1.37831 AU 2.29200 AU 21 h 34 m 51.942 s 6 43 52.826 98 35 00.917 89 45 20.653 19 31 09.484 8 h 1.37798 AU 2.29174 AU 21 h 34 m 59.440 s 6 43 25.307 108 08 31.458 101 31 43.776 19 30 39.796 9 h 1.37764 AU 2.29147 AU 21 h 35 m 06.941 s 6 42 57.769 117 16 58.253 114 19 04.305 19 30 10.136 10 h 1.37731 AU 2.29120 AU 21 h 35 m 14.443 s 6 42 30.212 125 28 02.921 128 56 49.794 19 29 40.503 11 h 1.37697 AU 2.29093 AU 21 h 35 m 21.947 s 6 42 02.635 131 57 39.158 146 11 46.775 19 29 10.896 12 h 1.37664 AU 2.29067 AU 21 h 35 m 29.454 s 6 41 35.039 135 50 51.884 166 14 02.816 19 28 41.317 13 h 1.37630 AU 2.29040 AU 21 h 35 m 36.962 s 6 41 07.423 136 20 40.004 187 47 08.457 19 28 11.765 14 h 1.37597 AU 2.29013 AU 21 h 35 m 44.472 s 6 40 39.788 133 19 59.307 208 26 26.310 19 27 42.240 15 h 1.37564 AU 2.28986 AU 21 h 35 m 51.984 s 6 40 12.134 127 27 43.130 226 29 24.030 19 27 12.743 16 h 1.37530 AU 2.28960 AU 21 h 35 m 59.498 s 6 39 44.461 119 39 24.691 241 46 23.591 19 26 43.272 17 h 1.37497 AU 2.28933 AU 21 h 36 m 07.014 s 6 39 16.768 110 42 45.300 254 58 49.695 19 26 13.829 18 h 1.37463 AU 2.28906 AU 21 h 36 m 14.533 s 6 38 49.056 101 12 52.576 266 57 03.890 19 25 44.412 19 h 1.37430 AU 2.28880 AU 21 h 36 m 22.053 s 6 38 21.325 91 36 31.111 278 26 17.479 19 25 15.023 20 h 1.37396 AU 2.28853 AU 21 h 36 m 29.575 s 6 37 53.574 82 17 13.967 290 06 10.666 19 24 45.661 21 h 1.37363 AU 2.28826 AU 21 h 36 m 37.099 s 6 37 25.804 73 39 46.423 302 33 05.203 19 24 16.326 22 h 1.37330 AU 2.28799 AU 21 h 36 m 44.625 s 6 36 58.015 66 13 31.274 316 19 28.273 19 23 47.019 23 h 1.37296 AU 2.28773 AU 21 h 36 m 52.153 s 6 36 30.206 60 33 49.410 331 46 15.326 19 23 17.738 24 h 1.37263 AU 2.28746 AU 21 h 36 m 59.683 s 6 36 02.378 57 18 06.827 348 46 37.273 19 22 48.485 Závěr: Z keplerovských elementů komety a Země v heliocentrickém ekliptikálním systému byly určeny obzorníkové souřadnice v průběhu daného dne. Souřadnice byly určovány v kroku jedné hodiny. Zároveň byly určeny i geocentrické rovníkové souřadnice, elongace, vzdálenost komety od Slunce a vzdálenost komety od Země. Obzorníkové souřadnice komety byly vyneseny do grafu a byla určena její viditelnost. Kometa je z daného místa pozorovatelná, pokud se nachází nad obzorem, tedy zenitová vzdálenost je menší než 90 resp. menší než cca 80. Je totiž nutné uvažovat rozdíl mezi obzorníkem a skutečným obzorem, zvláště pokud je na obzoru kopcovitý terén nebo zástavba. Z grafů je patrné, že kometa je pozorovatelná v noci a to přibližně do 6 hodin ráno a následně přibližně od 19 hodin. Maximální výšky nad obzorem dosahuje kometa mezi půlnocí a jednou hodinou SEČ. Výpočty byly provedeny v programu Octave. Zdrojový kód k výpočtům není přílohou technické zprávy (v případě potřeby bude zaslán). V Kralupech nad Vltavou 11.12.2010 Jan Dolista (so-cool@ehm.cz)