Система координат

[Alex080969]

Знаю, что это сейчас не актуально, но как вы думаете какая система координат будет использоватся, когда человечество начнст летать к звсздам(ну так чисто умозрительно?)

[Анатолий Волчков]

Все вполне очевидно: будет использоваться галактическая система координат. Она и сейчас используется для изучения структуры Галактики.

[Alex080969]

ХМ..., а что из себя представляет эта галактическая?(прошу прощения за бесталковость)

[Анатолий Волчков]

Любая небесная система координат устроена следующим образом: выбирается основная плоскость на которой назначается нулевое направление. Одна из координат - угол от плоскости до объекта, вторая - угол в основной плоскости от нулевого направления до проекции на основную плоскость вектора направления на объект.

В экваториальной системе координат - основная плоскость - плоскость земного экватора, нулевое направление - линия пересечения плоскости эклиптики и земного экватора.

В галактической системе координат - основная плоскость - галактический экватор (плоскость, определенная из наблюдений, относительно которой число звезд по обе стороны примерно одинаково), нулевое направление - направление на центр галактики. Угол в плоскости галактического экватора называется галактической долготой, угол возвышения над плоскостью экватора - галактической широтой.

[Дмитрий Вибе]

А вот мне кажется, что лучше старой доброй декартовой системы координат ничего не найти!

[Анатолий Волчков]

Дмитрий, а где будет начало прямоугольной системы координат и какова ее ориентация?

Все небесные системы координат "привязяны" к некоторым выделенным точкам и направлениям, так что всегда имеется возможность восстановить систему координат при утрате ориентации. Для этого и используют особые направления в небесных объектах, откуда и появляются системы координат экваториальная, эклиптическая, галактическая,...

Естественно, что в каждой из систем координат могут быть как полярные, так и прямоугольные координаты (однозначный пересчет делается по элементарным математическмим соотношениям). Так что применение прямоугольной или полярной системы координат диктуется спецификой задачи. Например, в звездных каталогах никто не станет приводить прямоугольные координаты, так как вместо двух чисел при полярных координатах в прямоугольных нужно ставить три, причем расстояния до звезд известны лишь у небольшого числа объектов каталога, так что третья координата в данном случае будет у большинства объектов лишняя. Всевозможные редукции координат проще делать в прямоугольной системе координат.

Что касается заданного вопроса, так звезды расположены в Галактике и удобнее всего указывать их положение именно в галактической системе координат и навигацию производить также в этой системе (прямоугольной или полярной - зависит от задачи).

[Дмитрий Вибе]

Начало и ориентация в принципе не важны. В окрестностях Солнца можно поступить приблизительно так: рассчитать для нескольких тысяч ближайших звезд эталонные прямоугольные координаты в произвольно ориентированной и центрированной системе, а потом уже отталкиваться от нее для вычисления трехмерных координат корабля.

Собственно говоря, иначе, как произвольно, эту систему ориентировать и не получится. Ведь летать-то придется в пустом пространстве, без опорных точек и направлений. В галактической системе координат основная плоскость -- это плоскость Млечного Пути. А как ею пользоваться повыше над диском Галактики, где сечение небесной сферы Млечным Путем уже не будет большим кругом? Строго говоря, оно и на Земле не большой круг, так как мы вроде бы находимся парсеках в десяти над плоскостью диска.

Конечно, систему, основанную на опорных звездах, придется все время обновлять, так как звезды движутся друг относительно друга, но эту задачу астрометрия решает уже давно.

При полетах на большие расстояния, например, с одного края Галактики на другой, или при (не побоюсь этого слова) межгалактических перелетах можно проделать то же самое, но используя в качестве опорных точек квазары. Наука того времени, конечно, параллаксы квазаров будет измерять только так!

[Анатолий Волчков]

Дмитрий, можно и таким способом назначать систему координат. В сущности последние фундаментальные каталоги именно так и поступают: совокупность координат звезд задает координатную систему.

Однако людям в Космосе требуется иметь направление верх-низ. Даже на орбитальных станциях красят части помещения так, чтобы возникало ощущение "пола" и "потолка", несмотря на невесомость. Людям для мысленных операций при ориентации требуются некоторые "реперы", поэтому наличие плоскости Галактики может помочь в этом вопросе. Конечно бывают люди, которые могут мыслить и абстрактными понятиями (Х, У, Z), но таких мало. Большинство людей может хорошо оперировать понятиями "верх", "низ", "лево", "право",... Вот тут и может поспособствовать ориентация Вашей системы координат примерно по галактической системе. Вам ведь все равно, как назначать прямоугольную систему координат, так почему бы не сделать систему координат "комфортной" для астронавтов? Про систему координат для межгалактических полетов у меня никакого мнения сейчас нет.

[Pietro]

Возможно, найдут центр вселенной и\или какие-нибудь выделенные направления, например из наблюдений реликтового фона.

[Crio]

Я согласна с Анатолием. В каждом конкретном случае надо выбирать ту систему координат, которая будет для этого случая удобной. И декартова система ничем не лучше всех остальных систем (которых можно выбрать бесконечное множество, как например при решении задач по теоретической механике для каждой задачи выбирают свою "обобщенную систему координат", в которой наиболее удобно решать данную задачу). Просто декартовой системой удобно пользоваться в повседневной жизни, здесь мы привыкли, что у нас под ногами земля, и для нас это "низ" и т.д. На Земле она для нас интуитивно понятна и естественна. А в космических полетах возникнут совсем другие ориентиры, соответственно люди выберут и другую систему координат.

[Alex080969]

Ну сомневаюсь, что когда-нибудь найдут центр Галактики, как его отличить? Маяк там не поставишь, да и вдруг ошибсшся на пару парсек;D. К тому же он (центр Галактики) вроде как закрыт пылевыми облаками. А на счст реликтового излучения, так я читал , что оно изотропно, в смысле поток излучения одинаков по всем направлениям, но может сейчас что новое узнали?
Crio, здравствуйте милейшая, а скажите ка мне, а какая конкретно, по вашему мнению, система поможет кораблю вернутся домой в Солнечную систему. В принципе я с вами согласен, для конкретных целей(например: навигация в конкретной звсздной системе) целесообразней применять наиболее удовлетворяющие потребности систему координат?
 Дамы и господа, а если КК находится вблизи центра Галактики, ведь определить там где плоскость экватора Галактики, насколько я понимаю, практически не предстовляется возможным, и что тогда?

P.S. Я неожидал, что мой вопрос вызовет такое обсуждение.

С уважением Александр

[Pietro]

Я говорил про центр ВСЕЛЕННОЙ.  А центр Галактики, чего его искать.

[Анатолий Волчков]

"Ну сомневаюсь, что когда-нибудь найдут центр Галактики, как его отличить?"

Центр Галактики был сфотографирован в ИК-лучах еще в 1947 году. ИК-диапазон был выбран для преодоления пыли, закрывающей центральные области.

"А на счст реликтового излучения, так я читал , что оно изотропно"

http://www.pereplet.ru/pops/sazhin/relict/relict.html

"...если КК находится вблизи центра Галактики, ведь определить там где плоскость экватора Галактики, насколько я понимаю, практически не предстовляется возможным, и что тогда?"

Из центра Галактики экваториальное сгущение звезд видно не хуже, чем мы видим с периферии Галактики.

[Alex080969]

Анатолий,
Во-первых, большое за ссылочку
Во-вторых, "Центр Галактики был сфотографирован в ИК-лучах еще в 1947 году". Мне кажется сфотографированна, всс-таки центральная область пространства, и где находится центр, возле звезды А или звезды Б, нескажет никто, я думаю даже в далском будущем.
В-третих, "Из центра Галактики экваториальное сгущение звезд видно не хуже" - Вы в этом уверены? А как быть с пылевыми облаками и большсй плотностью звсзд в пространстве.

[Анатолий Волчков]

Александр, направление осей галактических координат сейчас задаются с точностью в 1 минуту дуги. Именно с такой точностью задается и положение центра Галактики. Точки, соответствующей центру, нет и быть не может, просто это направление, где находится центр симметрии ядра Галактики.

"А как быть с пылевыми облаками и большсй плотностью звсзд в пространстве."

Надеюсь, что в центральное ядро, где по предсказаниям находится гигантская Черная Дыра, Вы залетать не станете, иначе с Вами может случиться очень скучная жизнь. А в остальных областях вблизи центра Галактики все проблемы разрешимы обычными астрономическими методами. Именно это я и имел в виду, а не центр ядра Галактики.

[tlgleonid]

Как математик немогу промолчать, когда вижу воопиющую ошибку:

Любая небесная система координат устроена следующим образом: выбирается основная плоскость на которой назначается нулевое направление. Одна из координат - угол от плоскости до объекта, вторая - угол в основной плоскости от нулевого направления до проекции на основную плоскость вектора направления на объект.

На самом деле, любая система координат выбирается следующим образом:
Каждой точке N-мерного пространства ставится в соответсвие набор из N чисел. И ВСЕ !  Система координат может біть как угодно криволинейной, разрівной, несвязной и т.п.
А Анатолий выбрал из всех возможных систем координат бесконечно малое их подмножество. Ведь для галактики в будущем будут использовать криволинейную систему координат. Черные дыры, знаете ли.

[Анатолий Волчков]

Прекрасный ответ!

Я писал: "Любая небесная система координат устроена следующим образом:"

Леонид же пишет: "любая система координат выбирается следующим образом:"

Как бы "случайно забыто" слово "небесная".

В том и состоит разница: математик может построить бесконечное множество систем координат, да кому же они практически нужны. В астрономии исторически используются лишь несколько систем координат, привязанных к конкретным объектам.

Что касается замечания "Ведь для галактики в будущем будут использовать криволинейную систему координат. Черные дыры, знаете ли.", так тут имеет место незнание существующего положения в эфемеридной астрономии. Уже сейчас при редукционных вычислениях в пределах солнечной системы (а отнють не Галактики с черными дырами, знаете ли) учитываются эффекты Общей Теории Относительности, то есть система координат фактически уже криволинейная (прямоугольная с учетом эффектов ОТО).

Так что извините, Леонид, "Учите матчасть..."

[tlgleonid]

Про черніе дыры в галактике я упомянул по причине темы, о которой шла речь (галактические координаты). А вообще небесные координаты действительно трудно выбрать иначе, чем Вы, Анатолий описали. Но попробую приколоться: Предложить новую систему координат. В качестве трех чисел выбрать растояние от земли, солнца и Юпитера. Причем надо еще указать, на север или на юг лежит точка. По моему полезная система координат.

[marhorr]

но каковы точные координаты по галактической системе координат (извините за тавтологию) нашего родного Солнца? И еще одно: так ли важно знать расположение всех 88 созвездий для, допустим, жителя окраин Млечного Пути?

[Анатолий Волчков]

Солнце в галактической системе координат имеет координаты (0,0), так как центр солнечной системы и является началом системы галактических координат. Естественно, если брать мгновенные положения Солнца в разные сезоны, можно рассчитать, какие галактические координаты будет иметь Солнце при наблюдении с Земли, только никакого смысла такие координаты иметь не будут, так как галактические координаты используются для описания положения объектов в Галактике. Вообще ориентация галактической системы координат известна с точностью не лучше 0.1 градуса, так что перемещение наблюдателя в пределах солнечной системы не изменяет галактических координат звезд, так как самые близкие звезды даже при наблюдении с орбиты Плутона изменят значения координат лишь на 1 минуту дуги, что меньше точности знания галактических координат. Поэтому при наблюдении из любой точки солнечной системы значения галактических координат объектов считаются одинаковыми.

Что касается созвездий, так это условное деление неба на участки, причем смысл это деление имеет только при наблюдениях из окрестностей солнечной системы. При перемещении наблюдателя на существенные расстояния от Солнца смысл земного деления неба на созвездия утрачивается, так как из-за параллакса звезды будут смещаться с видимых мест и вся картина созвездий спутается.