praktická astronomie transformace souřadnic systémy měření času hvězdné katalogy a atlasy soustavy souřadnic ◼ ve fyzice většinou užíváme soustavy pravoúhlých souřadnic, případně polárních či sférických. ◼ zavedení souřadného systému - obecně zahrnuje definici • počátku souřadné soustavy • základní roviny (prochází počátkem s. s.) • základního směru, který v této rovině leží. ◼ v astronomii se používají souřadnice • topocentrické (počátek v místě pozorovacího stan.) • geocentrické (střed Země) • heliocentrické (střed Slunce) soustavy souřadnic ◼ sférické souřadnice - poloha bodu je určena 2 úhly a vzdáleností bodu od počátku, takové souřadnice jsou vhodné pro astronomické účely ◼ souřadnice obzorníkové (horizontální) • základní rovina - rovina ideálního horizontu (tečná rovina „ k Zemi“ v místě pozorování) • základní směr - směr k jihu ◼ pak jsou souřadnicemi • h - výška nad obzorem (h   - 90o  90o ) • A - azimut (A   0, 360o ), což je úhel od jižního směru určovaný po směru chodu hodinových ručiček ( jih 0o, západ 90o, sever 180o a východ 270o). ◼ jsou to souřadnice nejen topocentrické, ale i časově závislé. soustavy souřadnic soustavy souřadnic ◼ rovníkové souřadnice • ZR - rovina rovníku • ZS - směr průsečíku meridiánu a roviny rovníku v případě RS I. druhu • ZS - směr k jarnímu bodu - v případě RS II. druhu ◼ RS I. druhu ◼ souřadnice • deklinace () není časově závislá,    - 90o + 90o  • hodinový úhel (t) mění se dle času i místa pozorování ◼ RS II. druhu ◼ souřadnice • deklinace (),    - 90o + 90o  • rektascenze () ◼ mění se pouze v závislosti na změně směru k jarnímu bodu soustavy souřadnic soustavy souřadnic ◼ Jarní bod je směr definovaný společnou přímkou roviny světového rovníku a roviny ekliptiky, tato přímka je počátkem souřadnicové soustavy rozdělena na 2 polopřímky, jedna určuje směr jarního bodu, druhá směr podzimního bodu ◼ časově - úhlová míra je vyjádření úhlu v jednotkách, které obvykle užíváme pro čas, vycházíme z úvahy, že 360o = 24 hod (1 hod = 15o 1o = 4 min. atd.), v těchto jednotkách se běžně udává hodnota hodinového úhlu i rektascenze soustavy souřadnic ◼ ekliptikální souřadnice • ZR je rovina ekliptiky • ZS je směr k jarnímu bodu l - ekliptikální délka - měřená od j. b. ve směru ročního pohybu Slunce  - ekliptikální šířka - obdoba deklinace • použití hlavně při výpočtech drah těles ve SS ◼ galaktické souřadnice • ZR - rovina galaktického rovníku, je definována nepřímo (polohou galaktických pólů) soustavy souřadnic transformace souřadnic ◼ nejpřehlednější je maticový zápis ◼ Astronomická příručka ◼ podrobněji: • Melicher, Fixel, Kabeláč „Geodetická astronómia a základy kozmickej geodézie“, Alfa Bratislava, 1993, ISBN 8005011067 • http://old.gis.zcu.cz/studium/gev/geode zie/geodezie.pdf systémy měření času ◼ klasické pojetí času - veličina, jejíž hodnota se trvale mění, rovnoměrně narůstá, je měřitelný až ve spojení s pohybem v konkrétní souřadné soustavě ◼ princip měření - zvolit vhodné periodické děje, v prvém přiblížení lze považovat i rotaci Země za rovnoměrný periodický děj a odvozovat z něj čas ◼ hvězdný den - čas mezi dvěma horními kulminacemi jarního bodu ◼ pravý sluneční den - doba mezi dvěma spodními kulminacemi skutečného Slunce. ◼ rozdíl mezi nimi je 3 min 56 sec - důvodem je oběh Země kolem Slunce systémy měření času systémy měření času Nepravidelnosti: 1. Slunce - nerovnoměrný pohyb po ekliptice, nejrychleji Země v perihelu, nejpomaleji - Země v afelu. 2. Slunce se nepohybuje po rovníku, ale po ekliptice. ◼ rozdíly mezi časem takto odvozovaným a časem rovnoměrným jsou až 15 minut, proto bylo pravé Slunce nahrazeno fiktivním tělesem - tzv. středním Sluncem ◼ střední Slunce může být dvojí: 1. takové, které se pohybuje po ekliptice rovnoměrně (jako by se Země pohybovala kolem Slunce po kružnici) 2. pohybuje se rovnoměrně po rovníku systémy měření času ◼ obě střední Slunce se shodují v jarní a podzimní rovnodennosti. ◼ čas mezi dvěma následujícími průchody středních Sluncí jarním b. = tropický rok. ◼ střední čas - takto lze definovat pojem středního slunečního dne, což je doba mezi dvěma spodními kulminacemi druhého středního Slunce ◼ rozdíl mezi slunečním časem pravým a středním udává tzv. časová rovnice R = Tv – T, kde Tv je pravý sluneční čas systémy měření času systémy měření času Pásmový čas ◼ každé pozorovací stanoviště má svůj tzv. místní čas, toho se skutečně dříve užívalo, teprve v předminulém století byl postupně zaveden tzv. pásmový čas, který se od světového (UT) liší celistvým počtem hodin, je to tedy místní čas 15., 30., 45. atd. poledníku ◼ ČR - SEČ - čili místní čas 15o v.d. (Jindřichův Hradec) ◼ Opava má korekci -11,5 minuty ◼ z tohoto systému také logicky vyplývá existence tzv. datové hranice ◼ novinka minulého století je periodický přechod na tzv. letní čas = pásmový + 1 hodina, experiment i s tzv. zimním časem (pásmový - 1 hod.) se neujal systémy měření času systémy měření času Systémy počítání roků, kalendáře • měsíční, sluneční, kombinovaný - 3 možné báze kalendáře • původ našeho kalendáře - Egypt ◼ Juliánská reforma • každý 4. rok byl přestupný (24. únor měl 48 hodin!) trval tedy 366 dnů, takový rok je však delší a rozdíl naroste za 128 let na 1 den ◼ Gregoriánská reforma • v roce 1582 (po 4.10. bylo hned 15.10.) stanovila, že roky na konci století budou přestupné jen tehdy, lze-li je dělit 400 beze zbytku tj. 1600, 2000, 2400 atd, ostatní ne ◼ v astronomii se používá jiného systému - průběžného číslování dnů tzv. Juliánské datum (JD) • zavedl jej francouzský astronom Scaliger (1540-1609) • počátek datování (nazval ho juliánským na počest svého otce Julia) zvolil na 1. leden 4713 před n. l., čili 1. leden roku - 4712 • např. 16. 2. 2006 0 h SČ = JD 2 453 782.5 • je to velice výhodný systém pro sledování periodických jevů na delší časové bázi (např. změn jasnosti proměnných hvězd). • převodník JD systémy měření času změny zemské rotace 1. roční perioda, amplituda 22 ms - odpovídá pravidelným klimatickým změnám, přesun vzdušných a vodních hmot 2. půlroční perioda, amplituda 10 ms - elipticita dráhy Země, kolísání gravitačního působení 3. perioda 13,8 a 27,6 dne, amplituda  1 ms excentricita dráhy Měsíce systémy měření času atomový čas ◼ sekunda byla původně definovaná jako 1/86 400 díl středního slunečního dne, ale vzhledem k nerovnoměrnostem v rotačním pohybu Země, nebyla tato definice dlouhodobě udržitelná ◼ v roce 1960 na jedenácté konferenci CGPM byla změněna definice sekundy, byla přijata definice Mezinárodní astronomické unie založená na přesně definovaném zlomku tropického roku ◼ poté se ukázalo, že definice založená na frekvenci záření při přechodu mezi dvěma hladinami v atomu či molekule by byla mnohem přesnější ◼ došlo ke změně definice sekundy v roce 1967, stalo se tak na třinácté konferenci CGPM, od té doby je sekunda definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu Cs 133 ◼ čas je dnes nejpřesněji měřitelnou fyzikální veličinou, frekvenční přesnost dosáhla v roce 2005 už 5.10-16 (chyba 1 s za cca 60 milionů let!) NIST ◼ přehled časových systémů ◼ vše o času hvězdný čas ◼ hvězdný čas se dá chápat také jako hodinový úhel jarního bodu (v okamžiku svrchního průchodu j. b. meridiánem je h. č. = 0 hod 0 min 0 sec) ◼ je-li hodinový úhel j. b. 15o = 1h, pak místní hvězdný čas je 1 hodina a kulminují hvězdy s rektascenzí 1h atd. ◼ platí vztah: hvězdný čas =  + t , kde  je rektascenze a t hodinový úhel ◼ pak také: t = hvězdný čas -  ◼ praktické příklady viz cvičení hvězdné katalogy, atlasy, ročenky ◼ tištěná i elektronická podoba, v elektronické verzi mohou všechny 3 typy publikací splývat ◼ tištěná podoba – nezastupitelné místo i v dnešní době (extrémní podmínky, nezávislost na zdroji energie) ◼ tyto informační zdroje nám umožňují především: • vyhledat údaje o objektu • určit polohu objektu na obloze • vyhledat objekty požadovaných vlastností • nalézt objekt na obloze pokud jej chceme pozorovat hvězdné katalogy, atlasy, ročenky (Yale) Bright Star Catalog označován také BSC, YBSC nebo YBS, zdroj základních informací o hvězdách jasnějších než 6,5 mag ◼ 9096 z 9110 objektů v katalogu jsou hvězdy ◼ kromě označení (včetně jiných katalogových) jsou uvedeny: rovníkové (B1900.0 a J2000.0) a galaktické souřadnice, vlastní pohyb (J2000.0),fotometrické hvězdné velikosti UBVRI (pokud jsou známy), Morganova-Keenanova spektrální klasifikace ◼ poslední tištěná verze „The Bright Star Catalogue; 4th revised edition“, D. Hoffleit, C. Jaschek, 1982 ◼ 5. vydání je zde: BSC ◼ je podkladem mnoha „PC planetárií“, např. C88 ◼ atlas hvězd do 7 mag ke stažení http://www.astro.cz/mirror/atlas/czech/ hvězdné katalogy, atlasy, ročenky Bonner Durchmusterung (BD) a Cordoba Durchmusterung (CD) ◼ BD je výsledkem vizuálního pozorování hvězd s deklinací od +89 do -01 stupňů, která provedl Argelander a jeho asistenti v letech 1852-1861, katalog obsahuje všechny hvězdy do 9,5 mag, polohy byly určeny s přesností 0,1 sec v rektascenzi a 0,1 úhlové minuty v deklinaci ◼ Cordoba Durchmusterung je výsledkem vizuálního pozorování hvězd s deklinací od -22 do -89 stupňů, je vlastně rozšířením katalogu BD. ◼ výsledky byly zpracovány jak do katalogů, tak do podoby atlasů ◼ http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?I/122 hvězdné katalogy, atlasy, ročenky Henry Draper Catalog (HD) ◼ stal se základem pro spektrální klasifikaci hvězd, limitující byla tedy citlivost desek, na které se pořizovala spektra (tedy do mpg=9 mag (Cannon and Pickering, 1918-1924) ◼ později rozšířen o vybrané oblasti (Cannon 1936 a Cannon, Mayall 1949) – označovány HDE ◼ katalogy HD a HDE ◼ popis katalogů https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Draper_Catalogue ◼ vznik katalogu byl financován nadací Dr. Henry Drapera, průkopníka astrofotografie, https://cs.wikipedia.org/wiki/Henry_Draper hvězdné katalogy, atlasy, ročenky Palomar Observatory Sky Survey (POSS) ◼ původní „National Geographic Palomar Sky Survey“ byl dokončen v roce 1954 (48 palcová Schmidtova komora na Mt. Palomar) ◼ byly exponovány fotografické desky (14 palců2), každá pokryla 6x6 stupňů oblohy, původně od +90 do -24 stupňů v 879 oblastech na „červenou“ i „modrou“ emulzi (hvězdy do 22 mag), pak ale došlo k rozšíření až na deklinaci -42 stupňů ◼ viz http://skyserver.sdss.org/dr5/en/proj/advanced/skysurveys/poss.asp ◼ nyní je vše dostupné v digitální podobě na Digitized Sky Survey (DSS) http://archive.stsci.edu/cgi-bin/dss_form Guide Star Catalogue ◼ sestaven pro potřeby HST, asi 14.106 objektů GSC Hipparcos 118 000 hvězd do 12,4 mag Tycho 1 058 000 hvězd do 11,5 mag hvězdné katalogy, atlasy, ročenky General Catalog of Variable Stars (GCVS) ◼ GCVS Double Star Library ◼ DSL Finding List for Observers of Interacting Binary Stars ◼ http://vizier.cfa.harvard.edu/viz-bin/ftp-index?VI/44/ The Catalogue of the Orbital Elements of Spectroscopic Binary Systems ◼ http://sb9.astro.ulb.ac.be/ hvězdné katalogy, atlasy, ročenky Moderní databáze Centre de Données astronomiques de Strasbourg (CDS) ◼ „Centrum astronomických dat“ http://cdsweb.u-strasbg.fr/CDS.html SIMBAD ◼ databáze se základními údaji o astronomických objektech mimo SS, jejich označení, bibliografie, lze se dotazovat podle jména, souřadnic nebo jiných kritérií VizieR ◼ e-knihovna astronomických katalogů, seznamů a tabulek všeho druhu Aladin ◼ interaktivní atlas hvězdné oblohy, je spojen s databázemi SIMBAD, NED, VizieR atd. hvězdné katalogy, atlasy, ročenky Vybrané objekty ◼ Messierovy objekty https://en.wikipedia.org/wiki/Messier_object ◼ Katalogy galaxií: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Astronomical_ catalogues_of_galaxies ◼ proměnné hvězdy: https://www.aavso.org/vsx/ hvězdné katalogy, atlasy, ročenky ročenky ◼ speciální publikace obsahující tabulky různých astronomických údajů jako jsou souřadnice, časy atd. pro určité období - většinou jsou v platnosti 1 rok, dříve pouze tištěná podoba, dnes většinou s doplňky na disketách nebo CD, existují i on-line verze • Nautical Almanach, • Hvězdářská ročenka (Česká republika) • Astronomická ročenka (Slovensko) • KAR http://www.hvezcb.cz/cgi-bin/kar.cgi • U.S. Naval Observatory http://aa.usno.navy.mil/data/ • Portál http://www.calsky.com hvězdné katalogy, atlasy, ročenky přehled literatury a vědeckých článků ◼ ADS - Astrophysics Data Service Proměnné hvězdy ◼ http://var2.astro.cz/czev.php?id=850 ◼ J031700.67+190839.6 03 17 00.67 +19 08 39.6 12.63 12.68 12.67 19496.300 ◼ J050904.45-074144.4 05 09 04.45 -07 41 44.4 13 13.51 13.95 13.9 19835.305 ◼ J061850.43+220511.9 06 18 50.43 +22 05 11.9 13.87 14.05 14.01 18523.570 ◼ J093010.78+533859.5 09 30 10.78 +53 38 59.5 (22) 9.56 9.67 9.66 19674.598 ◼ J093443.60+420831.9 09 34 43.60 +42 08 31.9 13.78 13.96 13.82 19201.572 ◼ Data vyse jsou SWASP jmeno, souradnice, hvezdne velikosti (max, prim,sek), perioda v sekundach ◼ http://cds.u-strasbg.fr/cgi-bin/Dic-Simbad?1SWASP konéééc … ... ale jen pro dnešek ...