Космическая геодезия – раздел науки, посредством которого возможно решать практические задачи геодезии с применением результатов наблюдений естественных и искусственных небесных тел.
Указанное научное направление принято называть новой отраслью геодезии, развитие которой официально стартовало после запуска первого искусственного спутника Земли. Для точного определения формы и размеров земной поверхности еще с начала XVIII столетия использовали Луну, которая слишком далеко расположена от нашей планеты, следовательно, точность установления фигуры Земли была крайне низкой.
В дальнейшем ученые разработали ряд методов астрономических наблюдения для целей геодезии:
- применение солнечных затмений;
- покрытие небесных тел Луною;
- фотографирование естественного спутника на фоне звездного неба путем применения специальных фотоприборов, разработанных ученым Михайловым А. А.
Хотя способы наблюдения Луны были в итоге доведены до совершенства, но погрешность была более 300 метров. В конце 1957 года Михайлов заявил, что в будущем Луну комплексно заменит искусственный спутник планеты.
Методы космической геодезии
Рисунок 1. Методы космической геодезии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основным методом данного раздела в науке является синхронное наблюдение спутника с наземных, основных пунктов.
При этом определяются самые различные показатели относительно положения координат и спутников. Параметрами выступают скорость и дальность изменения предметов, угловое направление точек визирования пунктов, то есть спутник в определенной концепции координат, режимы его движения и трансформация углов.
Основными методами космической геодезии выступают:
- становление опорной геодезической сети и развитие Мировой астрономической системы;
- выявление координат ракет по научным наблюдениям с наземных станций;
- установление положения подводных и надводных кораблей, а также самолетов и машин;
- обеспечение безошибочного картографирования наиболее удаленных и труднодоступных регионов;
- исследование гравитационного внешнего поля Земли и его размеров.
Согласно вышеперечисленных пунктов можно сделать заключение, что преимущество методов космической геодезии заключается в том, что с помощью быстрой передачи координат на расстояние несколько тысяч километров происходит разработка уникальных построений в абсолютной системе координат. Также посредством способов геодезии в астрономии определяют показатели гравитационного поля, которые требуют сравнительно небольшого количеств станций на земной поверхности.
Задачи космической геодезии
На сегодняшний день ученые продолжают изучать принципы и способы космической геодезии, однако основные задачи указанной научной области известны. Среди них:
- Установление взаимного положения координат в конкретной единой геодезической концепции.
- Определение местоположения центра эллипсоида относительно центра земных масс.
- Нахождение точек пунктов в абсолютной системе, которая относится к центру Земли и создана в результате действия мировой геодезической сети.
- Выявление связи между отдельными геодезическими концепциями.
- Исследование внешнего гравитационного поля Земли и его формы.
- Развитие важных фундаментальных постоянных в геодезии.
При решении практически всех научных задач способы космической геодезии имеют значительные преимущества по сравнению с традиционными методами. Это непосредственно связано с тем, что элементарные геодезические установки разрабатываются на отдельных территориях и формируют только слабые геодезические сети. В таком случае расположение эллипсоидов относительно друг друга и центра земных масс невозможно установить посредством полигонометрии и триангуляции. То есть осуществить бесперебойную геодезическую связь всех материков в единую мировую геодезическую систему – нельзя.
Из огромного количества запускаемых на орбиты систем, важное значение для геодезии имеют особенные астрономические объекты, наблюдения на которые позволяют ученым быстро и точно передавать координаты на расстояния в несколько тысяч километров, а также разрабатывать масштабную геодезическую сеть в абсолютной концепции координат, отнесенной к центру масс Земли и определять центральные параметры гравитационного земного поля, причем получать конечные результаты существенно надежнее, чем с помощью традиционных методов.
Кроме того, способы космической геодезии предоставляют возможность применять итоги наблюдений при исследовании дрейфа континентов и движения земных полюсов, а также при установлении фигуры геоида в океанах, что помогает решать проблемы картографирования планеты из космоса.
Системы координат в геодезии
Рисунок 2. Система геодезических координат. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Под этими концепциями координат стоит понимать – земные геоцентрические системы.
Начало их движения – центр земных масс (геоцентр) – координата отсчитывания; вектор Z – параметр вращения Земли относительно северного полюса; центральная плоскость – ось экватора Земли; точка X – пересечение плоскости экватора с показателем меридианы Гринвича OG; ось Y – обогащает систему.
Проблема заключается в том, какую координату считать земным полюсом, какую точку называть экватором, и как корректно задать начальное направление меридиана Гринвича. Вращение Земли вокруг собственной оси подразумевает явление сложной, двойственной природы.
Первые эксперименты определили наличие движения естественного полюса планеты относительно определенной точки, названной Условным Земным Полюсом. С 1899 года специалисты Международной службы широты занимается рассмотрением и объяснением движения полюса.
В движении вектора вращения Земли в космической геодезии выделяют вынужденные и свободные колебания. Период свободных отклонений – примерно 430 суток – амплитуда более 6-10 метров. Именно такие погрешности не регулярны и могут быть установлены из наблюдений.
Квантовые генераторы в космической геодезии
Большие перспективы в измерительной современной технике космической геодезии имеют квантовые оптические генераторы или лазеры. Они помогают точно установить дальность и радиальный параметр скорости с гораздо более высокой точностью, чем посредством радиотехнических методов. Таким образом, исследуемая научная область позволяет уточнить земную форму, безошибочно установить координаты любых пунктов и разработать топографические карты на все районы нашей планеты.
Все это способствует морскому флоту точно находить очертания материков и быстро получать координаты рифов, островов, маяков и других важных морских объектов. Эти данные дают возможность выбирать самые безопасные маршруты движения, обеспечивая тем самым безопасность работы воздушного и наземного транспорта.
В последнее время стремительное распространение получили радионавигационные концепции, среди которых наиболее популярными стали системы, применяющие искусственные земные спутники. Такие устройства обеспечивают навигационной системе масштабность.
Всепогодность современной навигации достигается посредством использования радиоприборов сверхвысокочастотного диапазона. Навигационные установки с применением спутников базируются на измерении показателей относительного движения и положения изучаемого объекта. Подобные сети прочно входят в практику самолетовождения и кораблей, так как помогают с максимальной точностью определять местоположение предметов при любых погодных условиях, в любое время суток.
