Gezegen koordinat sistemi - Planetary coordinate system

Bir koordinat sisteminde gezegen bir genellemedir coğrafi koordinat sistemi ve koordinat sistemi jeosantrik için gezegenlerin Earth dışındaki. Benzer koordinat sistemleri, diğer bir katı için tanımlandığı gök cisimleri , örneğin olduğu gibi, selenografik koordinatlar için Ay . Neredeyse tüm katı cisimlerin için koordinat sistemleri Güneş Sistemi'nin tarafından kuruldu Merton E. Davies arasında Rand Corporation dahil Merkür , Venüs , Mars , dört Galile uyduları arasında Jüpiter ve Triton , büyük aya ait Neptün .

Boylam

Gözlenebilir katı yüzeylere sahip bu cisimlerin çoğunun boylam sistemleri, krater gibi bir yüzey özelliğine atıfta bulunularak tanımlanmıştır . Kuzey kutbu dönme o kutup olduğunu kuzey tarafında yatıyor değişmez düzlem (yakın güneş sisteminin ekliptik ). Başlangıç meridyeninin konumu ve vücudun kuzey kutbunun gök küresi üzerindeki konumu, gezegenin (veya uydunun) dönme ekseninin deviniminden dolayı zamanla değişebilir. Vücudun başlangıç meridyeninin konum açısı zamanla artarsa, gövdenin doğrudan (veya ilerleme ) bir dönüşü vardır; aksi halde rotasyonun retrograd olduğu söylenir .

Diğer bilgilerin yokluğunda, dönme ekseninin ortalama yörünge düzlemine normal olduğu varsayılır ; Merkür ve uyduların çoğu bu kategoridedir. Uyduların çoğu için dönme hızının ortalama yörünge periyoduna eşit olduğu varsayılır . Dev gezegenler söz konusu olduğunda, yüzey özellikleri sürekli değiştiğinden ve çeşitli oranlarda hareket ettiğinden, bunun yerine manyetik alanlarının dönüşü referans olarak kullanılır. Güneş söz konusu olduğunda, bu kriter bile başarısız olur (çünkü manyetosferi çok karmaşıktır ve gerçekten sabit bir şekilde dönmez) ve bunun yerine ekvatorunun dönüşü için üzerinde anlaşmaya varılan bir değer kullanılır.

İçin planetographic boylam rotasyon prograd ve rotasyon retrograd olduğunda doğu boylamları (yani boylamlar doğuya olumlu ölçülen) zaman, batı boylamlar (yani batıya olumlu ölçülen boylamlar) kullanılmaktadır. Daha basit bir ifadeyle, dönen bir gezegeni izleyen uzak, yörüngede olmayan bir gözlemci hayal edin. Ayrıca bu gözlemcinin gezegenin ekvator düzlemi içinde olduğunu varsayalım. Ekvator üzerinde, bu gözlemcinin tam önünden geçen zaman içinde daha sonra geçen bir nokta, daha önce bunu yapan bir noktadan daha yüksek bir gezegensel boylam değerine sahiptir.

Bununla birlikte, gezegen merkezli boylam , gezegenin hangi yöne döndüğünden bağımsız olarak her zaman doğuya doğru pozitif olarak ölçülür. Doğu , kuzey kutbunun üstünden görüldüğü gibi, gezegenin etrafında saat yönünün tersine yön olarak tanımlanır ve kuzey kutbu, Dünya'nın kuzey kutbuyla daha yakından hizalanan kutuptur. Boylamlar geleneksel olarak bu polariteyi belirtmek için "+" veya "-" yerine "E" veya "W" kullanılarak yazılmıştır. Örneğin, -91°, 91°W, +269° ve 269°E hepsi aynı anlama gelir.

Mars haritaları için modern standart (2002'den beri) gezegen merkezli koordinatları kullanmaktır. Tarihsel gökbilimcilerin çalışmalarının rehberliğinde Merton E. Davies , Mars'ın meridyenini Airy-0 kraterinde kurdu . İçin Merkür gezegeni nedeniyle gezegenin rotasyon ve yörüngede güneş kısaca için (sıcak olduğu meridyeni çalışır ekvator üzerinde noktadan: Dünya'dan görülebilen katı bir yüzeyle sadece diğer gezegen, bir kullanılır koordinat thermocentric retrogrades de günberi sırasında bu noktada öğlen, daha fazla güneş verir). Geleneksel olarak, bu meridyen, Hun Kal'ın doğusunda tam olarak yirmi derece boylam olarak tanımlanır .

Gelgit kilitli gövdeler, ana gövdelerine en yakın noktadan geçen doğal bir referans boylamına sahiptir: 0° birincil yarımkürenin merkezi, 90° ön yarımkürenin merkezi, 180° anti-birincil yarımkürenin merkezi, ve 270° arka yarım kürenin merkezi. Bununla birlikte, dairesel olmayan yörüngeler veya eksenel eğimler nedeniyle serbest kalma , bu noktanın gök cismi üzerindeki herhangi bir sabit nokta etrafında bir analemma gibi hareket etmesine neden olur .

Enlem

Sıfır enlem düzlemi ( Ekvator ), ortalama dönme eksenine ( astronomik cisimlerin kutupları ) dik olarak tanımlanabilir .

Bazı gezegenlerin (Dünya ve Mars gibi ) referans yüzeyleri , ekvator yarıçapının kutup yarıçapından daha büyük olduğu, yani oblate sferoidler olacak şekilde devrim elipsoidleridir .

Rakım

Dikey konum , belirli bir dikey referans noktasına göre, topografik jeosentrik mesafeye (sabit bir nominal Dünya yarıçapına veya referans elipsoid yüzeyinin değişen jeosentrik yarıçapına kıyasla ) veya rakım / yüksekliğe (yukarıda ve geoidin altında ).

Areoid (arasında Jeoit Mars ) gibi uydu misyon uçuş yolları kullanılarak ölçülmüştür , Mariner 9 ve Viking . İdeal bir sıvıdan beklenen elipsoidden ana sapmalar, kıta büyüklüğünde bir yüksek arazi bölgesi olan Tharsis volkanik platosundan ve antipodlarındandır.

Selenoid (bir geoit Ay ) ölçülmüştür gravimetrik tarafından KASE ikiz uydularından.

Devir elipsoidi (küremsi)

Referans elipsoidler , gezegenler, uyduları, asteroitler ve kuyruklu yıldız çekirdekleri dahil olmak üzere diğer gezegen cisimlerinin jeodezik haritalaması için de yararlıdır. Ay ve Mars gibi iyi gözlemlenen bazı cisimler artık oldukça kesin referans elipsoidlerine sahiptir.

Tüm kayalık gezegenleri ve birçok uyduyu içeren katı yüzeyli neredeyse küresel cisimler için elipsoidler, herhangi bir atmosfer hariç dönme ekseni ve ortalama yüzey yüksekliği cinsinden tanımlanır. Mars aslında yumurta şeklindedir , kuzey ve güney kutup yarıçapları yaklaşık 6 km (4 mil) farklıdır, ancak bu fark, elipsoidini tanımlamak için ortalama kutup yarıçapının kullanılmasına yetecek kadar küçüktür. Dünya'nın Ay'ı, ekvatorunda neredeyse hiç şişkinliğe sahip olmayan, etkili bir şekilde küreseldir. Mümkün olduğunda, bir referans meridyeni tanımlanırken sabit bir gözlemlenebilir yüzey özelliği kullanılır.

Jüpiter gibi gazlı gezegenler için, bir çubuğun eşit basınç sınırı olarak bir elipsoid için etkili bir yüzey seçilir . Kalıcı gözlenebilir özellikleri olmadığı için asal meridyenlerin seçimi matematiksel kurallara göre yapılır.

düzleştirme

Dönme periyodunun karşılaştırılması (10 000 kat hızlandı, negatif değerler gerilemeyi ifade ediyor), gezegenlerin ve Ay'ın düzleşmesi ve eksen eğikliği (SVG animasyonu)

İçin WGS84 modellemek için elips Dünya'yı , tanımlayan değerlerdir

a

(ekvator yarıçapı): 6 378 137.0 m

{\frac {1}{f}}\,\!

(ters düzleştirme): 298.257 223 563

hangisinden türemiştir

b

(kutup yarıçapı): 6 356 752.3142 m,

böylece büyük ve küçük yarı eksenlerin farkı 21.385 km'dir (13 mil). Bu, ana eksenin yalnızca %0.335'idir, bu nedenle Dünya'nın bir bilgisayar ekranındaki temsili, 300 piksele 299 piksel boyutunda olacaktır. Bu, 300 piksele 300 piksel olarak gösterilen bir küreden oldukça ayırt edilemez . Bu nedenle çizimler , herhangi bir gezegenin yassılığı kavramını vurgulamak için genellikle düzleşmeyi büyük ölçüde abartır .

Diğer $f$ Güneş Sistemi'ndeki değerlerdir 1 / 16 için Jüpiter , 1 / 10 için Satürn ve 1 / 900 için Ay . Güneşin düzleşmesi yaklaşık9 × 10 ⁻⁶ .

düzleştirmenin kökeni

1687'de Isaac Newton , dengede dönen, kendi kendine yerçekimi yapan bir sıvı cismin oblate bir devrim elipsoidi (bir küre ) şeklini aldığına dair bir kanıt eklediği Principia'yı yayınladı . Düzleşme miktarı, yoğunluğa ve yerçekimi kuvveti ile merkezkaç kuvvetinin dengesine bağlıdır .

ekvator şişkinliği

Güneş Sistemlerinin ana gök cisimlerinin ekvator çıkıntısı
Vücut	Çap (km)		Ekvator çıkıntısı (km)	Düzleştirme oranı	Dönme süresi (saat)	Yoğunluk (kg/m ³ )	${\görüntüleme stili f}$	Sapma dan ${\görüntüleme stili f}$
Vücut	ekvator	kutup	Ekvator çıkıntısı (km)	Düzleştirme oranı	Dönme süresi (saat)	Yoğunluk (kg/m ³ )	${\görüntüleme stili f}$	Sapma dan ${\görüntüleme stili f}$
toprak	012,756.2	012,713.6	00 042.6	1: 299,4	23.936	5515	1: 232	-%23
Mars	006.792.4	006.752.4	00 040	1: 170	24.632	3933	1: 175	0+%3
Ceres	000 964.3	000 891.8	00072.5	1: 13.3	09.074	2162	1: 13.1	0-2%
Jüpiter	142.984	133.708	09,276	1: 15.41	09.925	1326	1: 9,59	-%38
Satürn	120.536	108.728	11.808	1: 10.21	10.56	0687	1: 5.62	-%45
Uranüs	051,118	049.946	01.172	1: 43.62	17.24	1270	1: 27.71	-%36
Neptün	049.528	048,682	00 846	1: 58.54	16.11	1638	1: 31.22	-%47

Genel olarak, dönen (ve kendisini küresel veya küresel şekle yakın bir şekle sokmak için yeterince büyük olan) herhangi bir gök cismi, dönme hızına uygun bir ekvatoral şişkinliğe sahip olacaktır. İle birlikte11 808 km Satürn Güneş Sistemi'nin en büyük ekvator çıkıntı ile gezegendir.

Ekvator sırtları

Ekvator çıkıntıları, ekvator çıkıntıları ile karıştırılmamalıdır . Ekvator sırtları, Satürn'ün en az dördünün bir özelliğidir: büyük ay Iapetus ve küçük uydular Atlas , Pan ve Daphnis . Bu sırtlar, uyduların ekvatorlarını yakından takip eder. Sırtlar Satürn sistemine özgü gibi görünüyor, ancak oluşumların ilişkili mi yoksa tesadüf mü olduğu belirsiz. İlk üçü 2005 yılında Cassini sondası tarafından keşfedildi ; Daphnean sırtı 2017 yılında keşfedilmiştir. Iapetus'taki sırt yaklaşık 20 km genişliğinde, 13 km yüksekliğinde ve 1300 km uzunluğundadır. Atlas üzerindeki sırt, ayın çok daha küçük boyutu göz önüne alındığında orantılı olarak daha da dikkat çekicidir ve ona disk benzeri bir şekil verir. Pan'ın görüntüleri Atlas'ınkine benzer bir yapı gösterirken, Daphnis'teki daha az belirgindir.

üç eksenli elipsoid

Küçük uydular, asteroitler ve kuyruklu yıldız çekirdekleri sıklıkla düzensiz şekillere sahiptir. Böyle Jüpiter'in olarak bunlardan bazıları için Io , bir skalen (üç eksenli) elipsoid Sferoit daha iyi bir seçimdir. Oldukça düzensiz gövdeler için, referans elipsoid kavramının yararlı bir değeri olmayabilir, bu nedenle bazen bunun yerine küresel bir referans kullanılır ve noktalar gezegen merkezli enlem ve boylam ile tanımlanır. Bu bile, Eros gibi dışbükey olmayan cisimler için sorunlu olabilir , bu enlem ve boylam her zaman tek bir yüzey konumunu benzersiz bir şekilde tanımlamaz.

Daha küçük cisimler ( Io , Mimas , vb.) üç eksenli elipsoidlerle daha iyi yaklaştırılma eğilimindedir ; bununla birlikte, üç eksenli elipsoidler, özellikle harita projeksiyonlarıyla ilgili olanlar olmak üzere birçok hesaplamayı daha karmaşık hale getirecektir . Birçok projeksiyon zarif ve popüler özelliklerini kaybeder. Bu nedenle haritalama programlarında küresel referans yüzeyleri sıklıkla kullanılmaktadır.

Languages

In other projects