Theoretische Astronomie - Theoretical astronomy

Nukleosynthese
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Theoretische Astronomie ist die Verwendung von analytischen und computergestützten Modellen, die auf Prinzipien der Physik und Chemie basieren, um astronomische Objekte und astronomische Phänomene zu beschreiben und zu erklären . Theoretiker der Astronomie bemühen sich, theoretische Modelle zu erstellen und aus den Ergebnissen Beobachtungsfolgen dieser Modelle vorherzusagen. Die Beobachtung eines von einem Modell vorhergesagten Phänomens ermöglicht es Astronomen, zwischen mehreren alternativen oder widersprüchlichen Modellen auszuwählen, die das Phänomen am besten beschreiben können.

Ptolemäus 's Almagest , obwohl eine brillante Abhandlung über theoretische Astronomie kombiniert mit einem praktischen Handbuch für die Berechnung, enthält dennoch viele Kompromisse, um widersprüchliche Beobachtungen in Einklang zu bringen. Die moderne theoretische Astronomie wird meist mit den Arbeiten von Johannes Kepler (1571–1630), insbesondere mit Keplers Gesetzen, begonnen . Die Geschichte der beschreibenden und theoretischen Aspekte des Sonnensystems reicht meist vom späten 16. Jahrhundert bis zum Ende des 19. Jahrhunderts.

Theoretische Astronomie baut auf der Beobachtungsastronomie , Astrometrie , Astrochemie und Astrophysik auf . Die Astronomie hat früh Computertechniken eingeführt, um die Entstehung von Sternen und Galaxien sowie die Himmelsmechanik zu modellieren. Aus der Sicht der theoretischen Astronomie muss der mathematische Ausdruck nicht nur einigermaßen genau sein, sondern er sollte vorzugsweise in einer Form vorliegen, die einer weiteren mathematischen Analyse zugänglich ist, wenn er in bestimmten Problemen verwendet wird. Der Großteil der theoretischen Astronomie verwendet die Newtonsche Gravitationstheorie , wenn man bedenkt, dass die Auswirkungen der Allgemeinen Relativitätstheorie für die meisten Himmelsobjekte schwach sind. Die theoretische Astronomie versucht nicht, die Position, Größe und Temperatur jedes Objekts im Universum vorherzusagen , sondern hat sich im Großen und Ganzen auf die Analyse der scheinbar komplexen, aber periodischen Bewegungen von Himmelsobjekten konzentriert.

Astronomie und Physik integrieren

Hauptartikel: Astrophysik

"Im Gegensatz zu der allgemein von Laborphysikern vertretenen Meinung hat die Astronomie zum Wachstum unseres physikalischen Verständnisses beigetragen." Die Physik hat bei der Aufklärung astronomischer Phänomene geholfen, und die Astronomie hat bei der Aufklärung physikalischer Phänomene geholfen:

  1. Die Entdeckung des Gravitationsgesetzes kam aus den Informationen, die die Bewegung des Mondes und der Planeten lieferte ,
  2. Lebensfähigkeit der Kernfusion, wie sie in Sonne und Sternen nachgewiesen wurde und noch in kontrollierter Form auf der Erde reproduziert werden muss.

Die Integration der Astronomie mit der Physik beinhaltet

Körperliche Interaktion Astronomische Phänomene
Elektromagnetismus : Beobachtung mit dem elektromagnetischen Spektrum
Schwarzkörperstrahlung Sternstrahlung
Synchrotronstrahlung Radio- und Röntgenquellen
inverse Compton-Streuung astronomische Röntgenquellen
Beschleunigung geladener Teilchen Pulsare und kosmische Strahlung
Absorption / Streuung interstellarer Staub
Starke und schwache Wechselwirkung : Nukleosynthese in Sternen
kosmische Strahlung
Supernovae
urzeitliches Universum
Schwerkraft : Bewegung von Planeten , Satelliten und Doppelsternen , Sternstruktur und -entwicklung, N-Körper-Bewegungen in Stern- und Galaxienhaufen , Schwarzen Löchern und dem expandierenden Universum .

Das Ziel der Astronomie ist es, die Physik und Chemie, die hinter kosmischen Ereignissen steckt, aus dem Labor zu verstehen, um unser Verständnis des Kosmos und auch dieser Wissenschaften zu bereichern.

Astronomie und Chemie integrieren

Hauptartikel: Astrochemie

Astrochemie , die Überschneidung der Disziplinen Astronomie und Chemie , ist das Studium der Häufigkeit und Reaktionen chemischer Elemente und Moleküle im Weltraum und ihrer Wechselwirkung mit Strahlung. Die Entstehung, atomare und chemische Zusammensetzung, Entwicklung und das Schicksal molekularer Gaswolken sind von besonderem Interesse, da aus diesen Wolken Sonnensysteme entstehen.

Die Infrarot-Astronomie hat zum Beispiel ergeben, dass das interstellare Medium eine Reihe komplexer Kohlenstoffverbindungen in der Gasphase enthält , die als aromatische Kohlenwasserstoffe bezeichnet werden, oft abgekürzt ( PAKs oder PACs). Diese Moleküle, die hauptsächlich aus verschmolzenen Kohlenstoffringen bestehen (entweder neutral oder in einem ionisierten Zustand), gelten als die häufigste Klasse von Kohlenstoffverbindungen in der Galaxie. Sie sind auch die häufigste Klasse von Kohlenstoffmolekülen in Meteoriten und in kometenhaftem und asteroidalem Staub ( kosmischer Staub ). Diese Verbindungen sowie die Aminosäuren, Nukleobasen und viele andere Verbindungen in Meteoriten tragen Deuterium ( 2 H) und Isotope von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, die auf der Erde sehr selten sind, was ihren außerirdischen Ursprung bezeugt. Es wird angenommen, dass sich die PAK in heißen zirkumstellaren Umgebungen bilden (um sterbende kohlenstoffreiche rote Riesensterne herum ).

Die Knappheit des interstellaren und interplanetaren Raums führt zu einer ungewöhnlichen Chemie, da symmetrieverbotene Reaktionen nur auf den längsten Zeitskalen stattfinden können. Aus diesem Grund können Moleküle und Molekülionen, die auf der Erde instabil sind, im Weltraum sehr häufig vorkommen, beispielsweise das H 3 + -Ion. Astrochemie überschneidet sich mit Astrophysik und Kernphysik bei der Charakterisierung der Kernreaktionen, die in Sternen auftreten, der Konsequenzen für die Sternentwicklung sowie der Stern-„Generationen“. Tatsächlich produzieren die Kernreaktionen in Sternen jedes natürlich vorkommende chemische Element . Wenn die stellaren „Generationen“ voranschreiten, nimmt die Masse der neu gebildeten Elemente zu. Ein Stern der ersten Generation verwendet elementaren Wasserstoff (H) als Brennstoff und produziert Helium (He). Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element und der Grundbaustein für alle anderen Elemente, da sein Kern nur ein Proton hat . Die Anziehungskraft der Schwerkraft zum Zentrum eines Sterns erzeugt enorme Mengen an Hitze und Druck, die zur Kernfusion führen . Durch diesen Prozess der Verschmelzung der Kernmasse werden schwerere Elemente gebildet. Lithium , Kohlenstoff , Stickstoff und Sauerstoff sind Beispiele für Elemente, die sich bei der Sternfusion bilden. Nach vielen Sterngenerationen bilden sich sehr schwere Elemente (zB Eisen und Blei ).

Werkzeuge der theoretischen Astronomie

Theoretische Astronomen verwenden eine Vielzahl von Werkzeugen , die umfassen analytische Modelle (zum Beispiel polytropes das Verhalten eines annähert Stern ) und rechnerische numerische Simulationen . Jeder hat einige Vorteile. Analytische Modelle eines Prozesses sind im Allgemeinen besser geeignet, um Einblick in den Kern dessen zu geben, was vor sich geht. Numerische Modelle können die Existenz von Phänomenen und Effekten aufdecken, die sonst nicht sichtbar wären.

Astronomietheoretiker bemühen sich, theoretische Modelle zu erstellen und die Beobachtungsfolgen dieser Modelle herauszufinden. Dies hilft Beobachtern, nach Daten zu suchen, die ein Modell widerlegen oder die Auswahl zwischen mehreren alternativen oder widersprüchlichen Modellen erleichtern können.

Theoretiker versuchen auch, Modelle zu generieren oder zu modifizieren, um neue Daten zu berücksichtigen. In Übereinstimmung mit dem allgemeinen wissenschaftlichen Ansatz besteht die allgemeine Tendenz, im Falle einer Inkonsistenz zu versuchen, das Modell minimal zu modifizieren, um es an die Daten anzupassen. In einigen Fällen kann eine große Menge inkonsistenter Daten im Laufe der Zeit dazu führen, dass ein Modell vollständig aufgegeben wird.

Themen der theoretischen Astronomie

Zu den von theoretischen Astronomen untersuchten Themen gehören:

  1. stellare Dynamik und Evolution ;
  2. Galaxienbildung ;
  3. großräumige Struktur der Materie im Universum ;
  4. Ursprung der kosmischen Strahlung ;
  5. die allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie , einschließlich String Kosmologie und Astroteilchenphysik .

Die Astrophysikalische Relativitätstheorie dient als Werkzeug zur Messung der Eigenschaften von großräumigen Strukturen, für die die Gravitation eine bedeutende Rolle bei untersuchten physikalischen Phänomenen spielt, und als Grundlage für die Physik Schwarzer Löcher (Astro) und das Studium von Gravitationswellen .

Astronomische Modelle

Einige allgemein akzeptierte und untersuchte Theorien und Modelle in der Astronomie, die jetzt im Lambda-CDM-Modell enthalten sind, sind der Urknall , die kosmische Inflation , die Dunkle Materie und grundlegende Theorien der Physik .

Einige Beispiele für diesen Vorgang:

Physikalischer Prozess Experimentelles Werkzeug Theoretisches Modell Erklärt/Prognostiziert
Gravitation Radioteleskope Selbstgravitierendes System Entstehung eines Sternensystems
Kernfusion Spektroskopie Sternentwicklung Wie die Sterne leuchten und wie sich Metalle bilden
Der Urknall Hubble-Weltraumteleskop , COBE Expandierendes Universum Zeitalter des Universums
Quantenschwankungen Kosmische Inflation Ebenheitsproblem
Gravitationskollaps Röntgenastronomie Generelle Relativität Schwarze Löcher im Zentrum der Andromeda-Galaxie
CNO-Zyklus in Sternen

Leitthemen der theoretischen Astronomie

Dunkle Materie und Dunkle Energie sind die derzeit führenden Themen der Astronomie, da ihre Entdeckung und Kontroverse während der Erforschung der Galaxien ihren Ursprung hat.

Theoretische Astrophysik

Von den Themen, die mit den Werkzeugen der theoretischen Physik angegangen werden, werden häufig stellare Photosphären, stellare Atmosphären, die Sonnenatmosphäre, planetarische Atmosphären, Gasnebel, instationäre Sterne und das interstellare Medium besonders berücksichtigt. Besonderes Augenmerk wird auf die innere Struktur von Sternen gelegt.

Schwaches Äquivalenzprinzip

Die Beobachtung eines Neutrino-Ausbruchs innerhalb von 3 Stunden nach dem zugehörigen optischen Burst von Supernova 1987A in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) gab theoretischen Astrophysikern die Möglichkeit zu testen, dass Neutrinos und Photonen im Gravitationsfeld der Galaxie denselben Bahnen folgen.

Thermodynamik für stationäre Schwarze Löcher

Eine allgemeine Form des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik für stationäre Schwarze Löcher lässt sich aus dem mikrokanonischen Funktionsintegral für das Gravitationsfeld ableiten. Die Grenzdaten

  1. das Gravitationsfeld wie beschrieben mit einem mikrokanonischen System in einem räumlich endlichen Bereich und
  2. die Zustandsdichte, die formal als funktionales Integral über Lorentz-Metriken und als Funktional der geometrischen Randdaten ausgedrückt wird, die in der entsprechenden Aktion festgelegt sind,

sind die thermodynamischen umfangreichen Variablen, einschließlich der Energie und des Drehimpulses des Systems. Für den einfacheren Fall der nichtrelativistischen Mechanik, wie sie oft bei astrophysikalischen Phänomenen im Zusammenhang mit einem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs beobachtet wird, kann die Zustandsdichte als Echtzeit-Funktionsintegral ausgedrückt und anschließend verwendet werden, um Feynmans imaginäres-Zeit-Funktionsintegral für das kanonische . abzuleiten Partitionsfunktion.

Theoretische Astrochemie

Reaktionsgleichungen und große Reaktionsnetzwerke sind ein wichtiges Werkzeug in der theoretischen Astrochemie, insbesondere wenn sie auf die Gas-Korn-Chemie des interstellaren Mediums angewendet wird. Theoretische Astrochemie bietet die Aussicht, den Bestand an organischen Stoffen für den exogenen Transport zur frühen Erde einschränken zu können.

Interstellare organische Stoffe

"Ein wichtiges Ziel der theoretischen Astrochemie ist es, aufzuklären, welche organischen Stoffe echten interstellaren Ursprungs sind, und mögliche interstellare Vorläufer und Reaktionswege für diejenigen Moleküle zu identifizieren, die das Ergebnis wässriger Veränderungen sind." Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, ist die Untersuchung von kohlenstoffhaltigem Material, wie es in einigen Meteoriten gefunden wird. Kohlenstoffhaltige Chondrite (wie C1 und C2) umfassen organische Verbindungen wie Amine und Amide; Alkohole, Aldehyde und Ketone; aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe; Sulfon- und Phosphonsäuren; Amino-, Hydroxycarbonsäure und Carbonsäuren; Purine und Pyrimidine; und Kerogen -Typ - Material. Die organischen Inventare primitiver Meteoriten weisen große und variable Anreicherungen an Deuterium, Kohlenstoff-13 ( 13 C) und Stickstoff-15 ( 15 N) auf, was auf ihre Beibehaltung eines interstellaren Erbes hinweist.

Chemie im Kometenkoma

Die chemische Zusammensetzung der Kometen sollte sowohl die Bedingungen im äußeren Sonnennebel von etwa 4,5 × 10 9 Jahren als auch die Natur der interstellaren Geburtswolke widerspiegeln, aus der das Sonnensystem gebildet wurde. Während Kometen eine starke Signatur ihres endgültigen interstellaren Ursprungs behalten, muss im protosolaren Nebel eine signifikante Verarbeitung stattgefunden haben. Frühe Modelle der Komachemie zeigten, dass Reaktionen im inneren Koma schnell ablaufen können, wo die wichtigsten Reaktionen Protonentransferreaktionen sind. Solche Reaktionen können möglicherweise Deuterium zwischen den verschiedenen Komamolekülen zirkulieren lassen, wodurch die anfänglichen D/H-Verhältnisse, die aus dem Kerneis freigesetzt werden, verändert werden und die Konstruktion genauer Modelle der kometenartigen Deuteriumchemie erforderlich ist, so dass Komabeobachtungen in der Gasphase sicher extrapoliert werden können, um nukleare D/H-Verhältnisse.

Theoretische chemische Astronomie

Während die Grenzen des konzeptionellen Verständnisses zwischen theoretischer Astrochemie und theoretischer chemischer Astronomie oft verschwimmen, so dass die Ziele und Werkzeuge die gleichen sind, gibt es feine Unterschiede zwischen den beiden Wissenschaften. Theoretische Chemie, wie sie auf die Astronomie angewendet wird, sucht nach neuen Wegen, Chemikalien beispielsweise in Himmelsobjekten zu beobachten. Dies führt oft dazu, dass die theoretische Astrochemie nach neuen Wegen suchen muss, um dieselben Beobachtungen zu beschreiben oder zu erklären.

Astronomische Spektroskopie

Die neue Ära der chemischen Astronomie musste die klare Formulierung der chemischen Prinzipien der Spektroskopie und der anwendbaren Theorie abwarten.

Chemie der Staubkondensation

Supernova-Radioaktivität dominiert Lichtkurven und auch die Chemie der Staubkondensation wird von Radioaktivität dominiert. Staub besteht normalerweise entweder aus Kohlenstoff oder Oxiden, je nachdem, was häufiger vorkommt, aber Compton-Elektronen dissoziieren das CO-Molekül in etwa einem Monat. Die neue chemische Astronomie von Supernova-Festkörpern hängt von der Supernova-Radioaktivität ab:

  1. die Radiogenese von 44 Ca aus dem 44 Ti-Zerfall nach der Kohlenstoffkondensation bildet ihre Supernovaquelle,
  2. ihre Opazität reicht aus, um die Emissionslinien nach 500 d nach Blau zu verschieben und emittiert eine signifikante Infrarot-Leuchtkraft,
  3. parallele kinetische Geschwindigkeiten bestimmen Spurenisotope in meteoritischen Supernova-Graphiten,
  4. die Chemie ist eher kinetisch als auf ein thermisches Gleichgewicht zurückzuführen und
  5. wird durch die radioaktive Deaktivierung der CO-Falle für Kohlenstoff ermöglicht.

Theoretische physikalische Astronomie

Wie bei der theoretischen chemischen Astronomie sind die Grenzen des konzeptionellen Verständnisses zwischen theoretischer Astrophysik und theoretischer physikalischer Astronomie oft verwischt, aber auch hier gibt es feine Unterschiede zwischen diesen beiden Wissenschaften. Theoretische Physik, wie sie auf die Astronomie angewendet wird, sucht nach neuen Wegen, um physikalische Phänomene in Himmelsobjekten zu beobachten und beispielsweise zu suchen. Dies führt oft dazu, dass die theoretische Astrophysik nach neuen Wegen suchen muss, um dieselben Beobachtungen zu beschreiben oder zu erklären, mit hoffentlich einer Konvergenz, um unser Verständnis der lokalen Umgebung der Erde und des physikalischen Universums zu verbessern .

Schwache Wechselwirkung und nuklearer Doppelbetazerfall

Kernmatrixelemente relevanter Operatoren, wie sie aus Daten und einem Schalenmodell extrahiert wurden, und theoretische Näherungen sowohl für den Zwei-Neutrino- als auch für den Neutrinolosen-Zerfall werden verwendet, um die schwachen Wechselwirkungs- und Kernstrukturaspekte des nuklearen Doppel-Beta-Zerfalls zu erklären.

Neutronenreiche Isotope

Neue neutronenreiche Isotope 34 Ne, 37 Na und 43 Si wurden zum ersten Mal eindeutig hergestellt, und es wurden überzeugende Beweise für die Teilcheninstabilität von drei anderen, 33 Ne, 36 Na und 39 Mg, erhalten. Diese experimentellen Befunde sind mit neueren theoretischen Vorhersagen vergleichbar.

Theorie der astronomischen Zeitmessung

Hauptkategorie: Zeit in der Astronomie
Siehe auch: Zeit in der Physik

Bis vor kurzem werden alle uns natürlich erscheinenden Zeiteinheiten durch astronomische Phänomene verursacht:

  1. Umlaufbahn der Erde um die Sonne => das Jahr und die Jahreszeiten,
  2. Mond ‚s Umlaufbahn um die Erde => den Monat,
  3. Erdrotation und die Abfolge von Helligkeit und Dunkelheit => Tag (und Nacht).

Hohe Präzision erscheint problematisch:

  1. Mehrdeutigkeiten bei der genauen Definition einer Drehung oder Umdrehung auftreten,
  2. einige astronomische Prozesse sind ungleichmäßig und unregelmäßig, wie die Nichtkommensurabilität von Jahr, Monat und Tag,
  3. Es gibt eine Vielzahl von Zeitskalen und Kalendern, um die ersten beiden Probleme zu lösen.

Einige dieser Zeit Standardskalen sind Sternzeit , Sonnenzeit und Weltzeit .

Atomzeit

Hauptartikel: Internationale Atomzeit
Historische Genauigkeit von Atomuhren von NIST .

Aus den Systemen Internationale (SI) stammt die zweite, definiert durch die Dauer von 9 192 631 770 Zyklen eines bestimmten Hyperfeinstrukturübergangs in den Grundzustand von Cäsium-133 ( 133 Cs). Für die praktische Verwendbarkeit ist ein Gerät erforderlich, das versucht, die SI-Sekunde(n) wie eine Atomuhr zu erzeugen . Aber nicht alle dieser Uhren stimmen überein. Das gewichtete Mittel vieler über die ganze Erde verteilter Uhren definiert die Temps Atomique International ; dh die Atomzeit TAI. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie hängt die gemessene Zeit von der Höhe auf der Erde und der Raumgeschwindigkeit der Uhr ab, so dass sich TAI auf einen Ort auf Meereshöhe bezieht, der mit der Erde rotiert.

Ephemeridenzeit

Hauptartikel: Ephemeridenzeit

Da die Erdrotation unregelmäßig ist, führte jede davon abgeleitete Zeitskala wie die Greenwich Mean Time zu wiederkehrenden Problemen bei der Vorhersage der Ephemeriden für die Positionen von Mond , Sonne , Planeten und ihren natürlichen Satelliten . 1976 beschloss die Internationale Astronomische Union (IAU), dass die theoretische Grundlage für die Ephemeridenzeit (ET) vollständig nicht-relativistisch war und daher ab 1984 die Ephemeridenzeit durch zwei weitere Zeitskalen unter Berücksichtigung relativistischer Korrekturen ersetzt würde. Ihre Namen, die 1979 vergeben wurden, betonten ihre dynamische Natur oder ihren Ursprung, Barycentric Dynamical Time (TDB) und Terrestrial Dynamical Time (TDT). Beide wurden für die Kontinuität mit ET definiert und basierten auf der Standard-SI-Sekunde, die wiederum aus der gemessenen Sekunde von ET abgeleitet wurde.

Siehe auch: Dynamische Zeitskala

Im Zeitraum 1991–2006 wurden die Zeitskalen TDB und TDT aufgrund von Schwierigkeiten oder Unstimmigkeiten in ihren ursprünglichen Definitionen neu definiert und ersetzt. Die aktuellen fundamentalen relativistischen Zeitskalen sind die geozentrische Koordinatenzeit (TCG) und die baryzentrische Koordinatenzeit (TCB). Beide haben Raten, die auf der SI-Sekunde in den jeweiligen Referenzsystemen (und hypothetisch außerhalb des relevanten Gravitationsbrunnens) basieren, aber aufgrund relativistischer Effekte würden ihre Raten bei Beobachtung an der Erdoberfläche etwas schneller erscheinen und weichen daher von lokalen Erdbasierte Zeitskalen unter Verwendung der SI-Sekunde an der Erdoberfläche.

Die derzeit definierten IAU-Zeitskalen umfassen auch die terrestrische Zeit (TT) (ersetzt TDT und jetzt definiert als eine Neuskalierung von TCG, die gewählt wurde, um TT eine Rate zu geben, die der SI-Sekunde bei Beobachtung an der Erdoberfläche entspricht) und eine neu definierte Barycentric Dynamical Time (TDB), eine Neuskalierung von TCB, um TDB eine Rate zu geben, die der SI-Sekunde an der Erdoberfläche entspricht.

Außerirdische Zeitmessung

Hauptartikel: Zeitnehmung auf dem Mars und Mars - Kalender

Stellare dynamische Zeitskala

Für einen Stern ist die dynamische Zeitskala definiert als die Zeit, die ein an der Oberfläche freigesetztes Testteilchen benötigen würde, um unter das Potenzial des Sterns zum Mittelpunkt zu fallen, wenn die Druckkräfte vernachlässigbar wären. Mit anderen Worten, die dynamische Zeitskala misst die Zeit, die ein bestimmter Stern benötigt , um ohne inneren Druck zu kollabieren . Durch entsprechende Manipulation der Gleichungen der stellaren Struktur kann dies gefunden werden als

wobei R der Radius des Sterns, G die Gravitationskonstante , M die Masse des Sterns und v die Fluchtgeschwindigkeit ist . Als Beispiel beträgt die dynamische Zeitskala der Sonne ungefähr 1133 Sekunden. Beachten Sie, dass die tatsächliche Zeit, die ein Stern wie die Sonne braucht, um zusammenzubrechen, länger ist, weil Innendruck vorhanden ist.

Der 'grundlegende' Schwingungsmodus eines Sterns wird ungefähr auf der dynamischen Zeitskala liegen. Schwingungen bei dieser Frequenz werden in Cepheiden-Variablen beobachtet .

Theorie der astronomischen Navigation

Auf der Erde

Die grundlegenden Merkmale der angewandten astronomischen Navigation sind

  1. einsetzbar in allen Bereichen des Segelns um die Erde,
  2. autonom anwendbar (unabhängig von anderen – Personen oder Staaten) und passiv (emittiert keine Energie),
  3. bedingte Nutzung über optische Sichtbarkeit (von Horizont und Himmelskörpern) oder Bewölkung,
  4. Präzisionsmessung, Sextant ist 0.1', Höhe und Position liegen zwischen 1.5' und 3.0'.
  5. Die zeitliche Bestimmung dauert einige Minuten (mit modernsten Geräten) und ≤ 30 min (mit klassischen Geräten).

Die Überlegenheit von Satellitennavigationssystemen gegenüber der astronomischen Navigation ist derzeit unbestreitbar, insbesondere bei der Entwicklung und Nutzung von GPS/NAVSTAR. Dieses globale Satellitensystem

  1. ermöglicht jederzeit eine automatisierte dreidimensionale Positionierung,
  2. ermittelt automatisch die Position kontinuierlich (jede Sekunde oder noch öfter),
  3. Positionsbestimmung unabhängig von Wetterbedingungen (Sicht und Bewölkung),
  4. bestimmt die Position in Echtzeit auf wenige Meter (zwei Trägerfrequenzen) und 100 m (bescheidene kommerzielle Empfänger), was zwei bis drei Größenordnungen besser ist als bei astronomischer Beobachtung,
  5. ist auch ohne Expertenwissen einfach,
  6. relativ günstig ist, vergleichbar mit Ausrüstung für die astronomische Navigation, und
  7. ermöglicht die Einbindung in integrierte und automatisierte Kontroll- und Schiffssteuerungssysteme. Die Verwendung der astronomischen oder himmlischen Navigation verschwindet von der Oberfläche und unter oder über der Erdoberfläche.
Siehe auch: Geodätische Astronomie , Abbildung der Erde und Internationaler Service für Erdrotation und Referenzsysteme

Geodätische Astronomie ist die Anwendung astronomischer Methoden in Netzwerken und technischen Projekten der Geodäsie für

Astronomische Algorithmen sind die Algorithmen zur Berechnung von Ephemeriden , Kalendern und Positionen (wie in der Himmelsnavigation oder Satellitennavigation ).

Viele astronomische und Navigationsberechnungen verwenden die Figur der Erde als eine Oberfläche, die die Erde darstellt.

Der International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), ehemals International Earth Rotation Service, ist das Gremium, das für die Aufrechterhaltung der globalen Zeit- und Referenzrahmenstandards verantwortlich ist , insbesondere durch seine Gruppen Earth Orientation Parameter (EOP) und International Celestial Reference System (ICRS). .

Weltraum

Hauptartikel: Deep Space Network

Das Deep Space Network oder DSN ist ein internationales Netzwerk von großen Antennen und Kommunikationseinrichtungen, das interplanetare Raumfahrzeugmissionen sowie Radio- und Radarastronomiebeobachtungen zur Erforschung des Sonnensystems und des Universums unterstützt . Das Netzwerk unterstützt auch ausgewählte Missionen in der Erdumlaufbahn. DSN ist Teil des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL).

An Bord eines Erkundungsfahrzeugs

Ein Beobachter wird zum Weltraumforscher, wenn er der Erdumlaufbahn entkommt. Während das Deep Space Network die Kommunikation aufrechterhält und das Herunterladen von Daten von einem Erkundungsschiff ermöglicht, erfordert jede lokale Sondierung durch Sensoren oder aktive Systeme an Bord normalerweise eine astronomische Navigation, da das umschließende Netzwerk von Satelliten zur Gewährleistung einer genauen Positionsbestimmung fehlt.

Siehe auch

Verweise

Externe Links