Разделы

Эфемериды EPM

Эфемериды EPM (Ephemeris of Planets and Moon) включают высокоточные орбиты планет Солнечной системы, Солнца, Луны, трёх крупнейших астероидов (Церера, Паллада, Веста) и четырёх транснептуновых объектов (Эрида, Макемаке, Хаумея, Седна). Кроме того, в EPM включена эфемерида физической либрации Луны и разность динамического и земного времени TT-TDB.

Эфемериды EPM охватывают интервал времени более 400 лет (1787-2214).

Последняя версия EPM — EPM2017. Вместе с ней выпущена «долгая» версия EPM2017H, аналогичная EPM2017, но покрывающая интервал времени более 13100 лет (10107 BC – AD 3036).

Детальное опиcание различных версий эфемерид EPM (англ.): EPM2017, EPM2015, EPM2011/m, EPM2008, EPM2004.

Динамическая модель

Динамическая модель эфемерид EPM основана на параметризованной постньютоновской метрике N тел для ОТО в барицентрической системе координат (BCRS) и шкале времени TDB.

Эфемериды EPM построены в соответствии с резолюцией B2 XXVIII ГА МАС, в которой значение астрономической единицы было зафиксировано в системе СИ на значении, равном 149597870700 м, и гравитационная постоянная Солнца причислена к параметрам, определяемым из наблюдений.

Динамическая модель планетной части EPM включает:

  • Взаимные возмущения планет, Солнца и Луны;
  • возмущения от 301 большого астероида и 30 наибольших ТНО;
  • возмущения от кольца остальных меньших астероидов с оцениваемой массой;
  • возмущения от кольца других, меньших ТНО с оцениваемой массой;
  • релятивистские возмущения;
  • возмущения от динамического сжатия Солнца.

Включение 30 больших и очень далеких ТНО в совместное интегрирование вызывает значительное изменение положения барицентра Солнечной системы, так что барицентрические положения Солнца и всех других тел изменяются также, но относительные координаты тел (гелиоцентрические, геоцентрические) остаются теми же самыми. Таким образом, только сравнение относительных координат показывает реальные различия между EPM и эфемеридами других производителей (DE или INPOP). Кроме того, разница земного и динамического времени TT-TDB зависит от координат и масс всех тел, включенных в соответствующие эфемериды. Как следствие, TT-TDB для EPM отличается от TT-TDB в DE430 линейным членом около 15 nс в столетие, в основном, возникающим благодаря 30 наибольшим ТНО.

При улучшении планетной части эфемерид EPM определяется около 270 параметров:

  • орбитальные элементы планет и 18 спутников внешних планет;
  • значение гелиоцентрической гравитационной постоянной;
  • отношение масс Земли и Луны;
  • три угла ориентации планетных эфемерид относительно системы ICRF2;
  • параметры вращения Марса и топографии планет;
  • массы 31 астероида и средние плотности для трех таксономических классов (C, S, M) астероидов, массы астероидного кольца и кольца ТНО;
  • времена запаздываний в солнечной короне (параметры модели короны определялись для каждого солнечного соединения);
  • эффекты фазы для внешних планет (для Плутона это отличие динамического барицентра Плутон-Харон от центра света этой системы).

EPM ориентируются в систему ICRF2 с точностью лучшей, чем 0.2 mas (3σ) включением в общее решение РСДБ-изменений КА на фоне квазаров ICRF2.

Массы 13 астероидов (из 301), имеющих спутники, известны, также как массы Vesta and Eros, которые были исследованы КА. Эти массы зафиксированы в EPM. Массы ТНО взяты из различных источников. Массы планет (за исключением Земли) соответствуют массам планет в эфемеридах DE, полученным разными авторами по данным КА около планет и оптическим наблюдениям с Земли естественных спутников этих планет.

Опыт показал, что включение астероидного и ТНО колец в динамическую модель немного увеличивает оценку для гелиоцентрической гравитационной постоянной так, что значение этой величины GMSun в EPM несколько больше, чем в DE.

В EPM реализована модель орбитально-вращательного движения Луны, основанная на уравнениях, использованных для построения лунной части эфемерид JPL DE430 совокупно с современными астрономическими, геодинамическими и селенодинамическими моделями. Луна рассматривается как эластичное тело, имеющее вращающееся жидкое ядро.

Следующие уравнения включены в настоящую модель:

  • возмущения орбиты Луны в гравитационном поле Земли;
  • вращательный момент благодаря гравитационному потенциалу Луны;
  • возмущения орбиты Луны благодаря лунным и солнечным приливам на Земле;
  • искажение (дисторция) фигуры Луны в результате ее вращения и земной гравитации;
  • вращательный момент, возникающий в результате взаимодействия лунной коры и жидкого ядра.

Параметры лунной и планетной частей EPM согласованы между собой.

Реализация

Эфемериды EPM вычисляются с помощью 8-й версии программного комплекса ERA. ERA включает в себя собственный язык для астрономических задач СЛОН. ERA-8 основана на программной платформе Racket и использует SQLite для обслуживания табличных данных. Большинство численных алгоритмов ERA-8 реализовано на языке C.

Доступ к EPM

В онлайн-режиме

Интерактивная служба расчёта эфемерид, разработанная в ЛЭА ИПА РАН, предоставляет доступ к различным эфемеридам, включая EPM, с возможностью получения эфемеридных таблиц в различных единицах изменения и системах координат.

В офлайн-режиме

Файлы, содержащие эфемеридные данные в виде разложений по многочленам Чебышёва на равновеликих интервалах времени в барицентрической системе координат (барицентр Солнечной системы, кроме орбиты Луны, которая дана в геоцентрической системе координат), доступны на FTP-сервере ИПА РАН в нескольких форматах. Новым пользователям рекомендуется использовать эфемериды EPM в форматах семейства SPICE. Следующие программные библиотеки могут быть использованы чтения файлов SPICE:

  • Библиотека libephaccess и основанное на ней приложение командной строки ephcalculator, разработанные в ИПА РАН., созданная в ИПА РАН. Библиотека и приложение реализованы на языке C и доступны в репозитории кода ИПА РАН.
  • CALCEPH – программная библиотека, созданная в Институте небесной механики и вычисления эфемерид (IMCCE), осуществляет чтение файлов EPM и других эфемерид в нескольких форматах, включая SPICE. Библиотека предоставляет C-интерфейс, а также интерфейс для программ на Fortran 77 и 2003.
  • Библиотека SPICE, созданная в Отделе навигационных и вспомогательных возможностей Лаборатории реактивного движения NASA (NAIF JPL), обладает богатыми возможностями для решения различных астрономических задач, включая доступ к эфемеридам. Интерфейсы библиотеки предоставлены для языков C, Fortran, MATLAB и IDL.

Подробное описание различных способов программного доступа к эфемеридам EPM находится в руководстве пользователя (англ.).