معماری

سر فصلها

1)آشنایی با نجوم ژئودتیک

2)سیستم های مختصات سماوی و تبدیل آنها

3)شناخت اجرام سماوی و طبقه بندی آنها

4)حالتهای خاص ستارگان

5)سیستم های سنجش زمان

6)تصحیح مختصات اجرام سماوی

7)روشهای عملی تععین موقعیت نجومی

 

آشنایی با نجوم ژئودتیک

تعریف نجوم ژئودتیک: علمی است کهن که به بررسی و شناخت همه جانبه فضاواجرام سماوی می پردازد.  شاخه های نجوم :

1)نجوم نظری(محض)

2)مکانیک سماوی

3)نجوم کروی

4)اختر فیزیک

5)اختر زیست

6)اخترریاضی

7)نجوم عملی(نجوم رصد خانه ای،نجوم ژئودتیک، دریایی و هوا نوردی)

8)نجوم دریایی

9)نجوم فضایی

10)کیهان شناسی

11)نجوم آماتور

12)نجوم عمومی

13)کیهان زائی

14)نجوم احکام

 

 

نجوم نظری

در این شاخه با استفاده از یک کره سماوی و تصویر حرکات اجرام سماوی به بررسی حرکات ظاهری اجرام سماوی پرداخته می شود.

مکانیک سماوی:

در این شاخه با استفاده از قوانین جاذبه و مکانیک ،حرکات واقعی اجرام سماوی و مسیر آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

مکانیک کروی:

در این شاخه با استفاده از یک کره فرضی(کره سماوی) سیستم های مختصات سماوی تعریف می شود.

اختر فیزیک:

در این شاخه ساختار فیزیکی و فرآیندهای شیمیایی اجرام سماوی مورد بررسی قرار می گیرد.

اختر زیست:

در این شاخه بعد از امکان وجود حیات در اجرام سماوی و یا وجود موجودات فضایی بیان می شود.

اختر ریاضی:

در این شاخه با استفاده از روابط ریاضی و محاسبات مربوط به پدیده های منظومه های شمسی انجام می شود.

نجوم عملی(رصد خانه ای):

در این شاخه با استفاده از ابزارهای رصد کننده بسیار بزرگی مانند تلسکوپ ها در محلی به نام رصد خانه با مشاهدات مستقیم اجرام سماوی سعی در پاسخ دادن به سوالات جدید بشر از فضا میباشد. با توجه به اینکه اکثرکشفیات جدید نجوم از این شاخه نشأت گرفته اند لذا به این شاخه ستاره شناسی بنیادی نیز گفته می شود.

 

نجوم عملی(ژئودتیک):

شاخه کاربردی و مهندسی نجوم است که در آن با استفاده از مشاهدات به روی ستارگان با مختصات معلوم،مختصات مجهول نقاط زمینی از طریق ارتباط دادن سیستم های سماوی و زمین تعیین می شود.

نجوم عملی(دریایی و هوا نوردی):

این شاخه نیز هدف نجوم ژئودتیک را دنبال می کند. اما برای تعیین موقعیت نقاط دریایی و هوایی روی کشتی و وسایل نقلیه دریایی و هوایی دیگر با دقت مطلوب بحث می کند.

نجوم رادیویی:

این شاخه بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمده است و در آن با استفاده از رادیو تلسکوپ های بزرگ امواج  دریافت شده از روی امواج سماوی مورد بررسی قرار می گیرند.

کیهان شناسی:

هدف شناخت کیهان هستی از زمان پیدایش تا کنون و در آینده می باشد.

کیهان زائی:

علت پیدایش ،تکامل و مرگ ستارگان مورد بررسی قرار میگیرد.

نجوم فضایی:

هدف مشاهده اجرام سماوی از روی ایستگاه های فضایی و سفینه های فضایی می باشد. زیرا باعث حذف خطای انکسار جوی زمین می شود.

نجوم آماتور:

در این شاخه علاقه مندان به نجوم با انجام رصدهای منظم و نا منظم به پیشرفت علم نجوم کمک می کنند. بیش از 50% کشفیات جدید نجوم مربوط به آماتورها یا غیر حرفه ای ها می باشد.

 

نجوم عمومی:

به منظور اهداف آموزشی گذری اجمالی و مختصر به تمام شاخه های نجوم دارد.مثلا کتاب نجوم به زبان ساده از دستاودهای این شاخه می باشد.

نجوم احکام:

در این شاخه ارتباط بین وضعیت اجرام سماوی و انسان و موجودات زمین و احکامی در خصوص سرنوشت و رفتارانسان وموجودات زمین بیان می شود. برای نمونه متولدین نیمسال اول شبهایی که ماه کامل است خوابشان صادقانه است و متولدین نیمسال دوم در ماه تولد خود،در شبی که ماه کامل است خوابشان صادقانه است.

                                                                         8 دقیقه نوری = فاصله زمین از خورشید 

                                                       چند ساعت نوری = قطر منظومه شمسی

                                             4/2 سال نوری = فاصله نزدیکترین ستاره به خورشید

                                             m/s300000000×60×24×365/25×1 = یک سال نوری

20کهکشان که طول کهکشان راه شیری هستند = مجوعه محلی

                                  دورترین منظومه از خورشید که برابر با چند میلیارد سال نوری است = کوازوها

تعیین موقعیت:

هدف اصلی نقشه برداری و ژئودزی است.

انواع تعیین موقعیت:

1)مطلق

2)نسبی

مطلق)

تعیین مختصات یک نقطه نسبت به نقطه ژئوسنتریک.(مرکر ثقل آن مرکز ثقل زمین است)

     

نسبی)

تعیین مختصات نقاط نسبت به یک سیستم توپوسنتریک با مبدأ مطلق روی سطح زمین.

(تعیین موقعیت مطلق ثابت بوده و تعیین موقعیت نسبی،نسبت به آن بدست می آید.)

روش های تعیین موقعیت مطلق:

روش اول: نجوم ژئودتیک

روش دوم: تعیین موقعیت ماهواره ای                        

اهمیت روش نجوم ژئودتیک: در حال حاضر روش نجوم ژئودتیک دقیق ترین روش تعیین موقعیت مطلق می باشد. اصل این روش 4معادله 4مجهول می باشد.

 

روش تعیین موقعیت ماهواره ای:

به خاطر سادگی و سرعت زیاد وضعیت ماهواره ای تا زمانی که سیستم در اختیار کاربران است می توان از آن استفاده کرد و اگر سیستم در اختیار نباشد از روش نجوم استفاده کرد.

جایگاه نجوم ژئودتیک در نقشه برداری:

الف)از نجوم ژئودتیک در کارهای تخصصی استفاده می شود.

ب)در شبکه 3 یا 4 بعدی ژئودزی و سرشکنی استفاده می شود.

ج) تعیین ژئودتیک به روش استرئوژئودتیک.

د)کنترل دقت تعیین موقعیت ماهوارهای.

ه)تعیین شمال واقعی با دقت بالابرای نقشه برداری دقیق.

اصطلاحات نجوم:

1-کره سماوی:کره ای فرضی است به مرکز زمین یا خورشید(هلیوسنتریک)یا چشم ناظر(تپوسنتریک)و به شعاع واحدR که آنقدر بزرگ فرض می شود تا بتوان تمام اجرام سماوی را روی آن تصویر نمود.گنبد آسمانی که به صورت یک نیم کره بالای سرما قرار گرفته است قسمتی از کره سماوی به شمار می آید. به علت بزرگی کره سماوی زمین و منظومه شمسی همگی در حکم یک نقطه در مرکز آن هستند.

علت استفاده نکردن از کره سماوی به جای کره:

1-    محاسبات در کره آسانتر است.

2-    در ابعاد ستارگان تا زمین ،تصحیحات بین کره و بیضوی بسیار نا چیز است.

3-    در نجوم پارامتر مهم فاصله حذف می شود،تمام ستارگان در فواصل مساوی از زمین قرار دارند اما پارامتر جایگزین فاصله در نجوم زمان می باشد.

اجزای کره سماوی:

1-    قطبین کره سماوی: از امتداد دادن محور دوران زمین به روی کره سماوی و نقاط قطب شمال سماوی(NCP) و قطب جنوب سماوی(SCP)

2-    استوای سماوی: از امتداد دادن صفحه استوای زمین به روی کره سماوی دایره عظیمه ای بدست     می آید که صفحه ی آن عمود بر محور قطبین سماوی است.

دایره عظیمه بزرگترین دایره سطح کره است که از طلاقی صفه شامل مرکز کره با سطح کره بدست                                  می آید.

3-    نقطه سمت الرأس(zenit) و سمت القدوم(nadir):

از امتداد دادن بردار یا خط شاقولی در هر محل به سمت کره سماوی زنیت و نادیر روی سطح کره سماوی بدست می آید.سمت الرأس نقطه بالای کره سماوی و سمت القدوم نقطه پایین کره زمین قرار دارد.

4-    افق سماوی: دایره ای عظیمه است که صفحه ی آن بر خط زنیت و نادیر عمود است و از امتداد دادن نقطه افق ناظر به روی کره سماوی بدست می آید.

نصف النهار نجومی ناظر:

دایره ای عظیمه است که از نقاط زنیت و نادیر و ncp و scp عبور می کند و بر استوای سماوی عمود است.

دایره ساعتی ستاره:

دایره ای عظیمه که شامل نقاطncpوscp.هر ستاره به علت دوران حول محورش هر 24ساعت به نظر می رسد که  کره سماوی هر 24 ساعت به  دور زمین می چرخد و در نتیجه ستاره در هر 24 ساعت نقاط مختلفی را در روی کره سماوی خواهد داشت که به آن مسیر ستاره می گویند.

دایره غیر عظیمه موازی با استوای سماوی شامل هر ستاره،لذا دایره ساعتی هر ستاره در هر زمان تغییر می کند، در هر 24 ساعت دایره ساعتی ستاره 2 بار از نصف النهار جنوبی ستاره عبور می کند که فاصله ی عبور آن 12ساعت است. به این دو حالت ترانزیت گویند.(ستاره حرکت ظاهری روی کره سماوی دارد.)

 

دایره ای است عظیمه شامل نقاط زنیت و نادیر و هر ستاره که به افق سماوی عمود است.

دایره قائمه اولیه:

یکی از بی نهایت دایره قائم ستاره است که بر نصف النهار نجومی ناظر عمود می شود و از نقاط شرق و غرب نجومی ناظر عبور می کند.

 

چهار نقطه اصلی سماوی:

شمال و جنوب و شرق و غرب ناظر روی کره سماوی

مثلث کروی ناظر:

مثلثی است روی کره سماوی به رئوس قطب شمال سماوی (ncp) یا قطب جنوب سماوی(scp)، سمت الرأس(zenith) و اضلاع آن روی نصف النهار نجومی ناظر،دایره ساعتی ستاره و دایره قائم ستاره هستند.

 

مجموع زوایای مثلث کروی می تواند180 ± درجه باشد. اضلاع و زوایا هر دو بر حسب کمان بیان می شود و اضلاع کمان مقابل به زاویه ی  مرکزی هستند.

 

فصل دوم

سیستم مختصات سماوی و تبدیل آنها

هر مختصات با وجود سیستم مختصات معنی پیدا می کند و بدون وجود سیستم مختصات ، مختصات معنی ندارد. در نجوم برای نشان دادن موقعیت هر ستاره در سیستم مختصات سماوی می توان چهار سیستم مختصات تعریف کرد :

1-    افقی

2-    زاویه ساعتی

3-    سیستم مختصات بعدی

4-    دایرة الخروجی(اکلپتیکی)

1)افقی(H)

مبدأ: مرکز جرم خورشید است.

صفحه مرجع اولیه: افق سماوی+صفحه مرجع ثانویه.

صفحه اندازه گیری پارامتر: دایره قائم ستاره.

موقعیت ستاره:

قطب اول: زنیت(سمت الرأس)

قطب دوم: شمال نجومی ناظر

محورهای کارتزین سیستم:

محور z : به سمت سمت الرأس(zenit)

محور x : به سمت شمال نجومی ناظر(NL)

محور y : عمود بر محور X به طوری که سیستم چپ گرد باشد.

                     

 

ازتفاع ستاره:

 کمانی است از افق سماوی با ستاره روی صفحه دایره قائم ستاره که می تواند از 90- درجه تا 90+ درجه باشد.

ستارگانی که ارتفاع منفی دارند از دید ناظر زمین قابل رویت نمی باشند و ستارگان با ارتفاع مثبت روی افق بوده و در لحظه طلوع و غروب ارتفاع ستاره صفر است و زمانی که در سمت الرأسی (بالای سر ما)قرار دارد ارتفاع 90+ درجه است.

آزیموت:

کمانی از شمال نجومی ناظر(NL) تا محل تلاقی دایره قائم ستاره و افق سماوی که روی صفحه افق سماوی در جهت حرکت عقربه های ساعت تعیین می شود.

(می تواند تغییرات بین 0 تا 360درجه داشته باشد.)

برای مثال مختصات خورشید در لحظه طلوع در نقطه ورنال(اعتدالین) برابر با ارتفاع صفر آزیموت 90درجه و هنگام غروب ارتفاع صفر آزیموت 270درجه است و نمودار ارتفاع ستاره به صورت زیر است.

 

آیا مختصات ستاره در سیستم افق اینرشیا است؟(با تغییر زمان و تغییر مکان مختصات ثابت می ماند.)

خیر.زیرا با گذشت زمان و تغییر مکان مختصات سیستم مختصات ثابت نمی ماند. اگر سیستم مختصات ستاره ای در این سیستم ارائه شود بلافاصله باید زمان و مکان ستاره پرسیده شود.(برای کدام زمان و مکان ناظر این مختصات اعتبار دارد.)

تبدیل سیستم منحنی الخط افقی به سیستم کارتزین افقی

                                                                                                 

Yh = cos a sin A

سیستم مختصات زاویه ساعتی

مبدأ: مرکز ثقل خورشید.

صفحه مرجع اولیه: استوای سماوی.

صفحه مرجع ثانویه: نصف النهار نجومی ناظر.

صفحه اندازه گیری موقعیت ستاره در این سیستم: دایره ساعتی ستاره.

قطب اول: شمال سماوی.

قطب دوم نقطه تلاقی نصف النهار نجومی ناظر و استوای سماوی

محور کارتزین:

Z : به سمت (NCP)

X :به سمت N´L(قطب دوم)

Y: به سمت x به طوری که سیستم چپ گرد شود.

 

پارامتر موقعیت ستاره در این سیستم:

δ: میل ستاره

: زاویه ساعت ستارهh

 

میل ستاره: