Эфемериды EPM

Эфемериды EPM (Ephemeris of Planets and Moon) включают высокоточные орбиты планет Солнечной системы, Солнца, Луны, пяти астероидов (Церера, Паллада, Веста, Ирида, Бамберга) 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 — EPM2021. Вместе с ней выпущена «долгая» версия EPM2021H, аналогичная EPM2021, но покрывающая интервал времени более 30000 лет (13199 BC — AD 17191).

Детальное описание различных версий эфемерид EPM (англ.): EPM2021, EPM2017, EPM2015, EPM2011/m, EPM2008, EPM2004.

Доступ к EPM

Онлайн-служба эфемерид

Доступ к различным эфемеридам, включая EPM, с возможностью получения эфемеридных таблиц в различных единицах изменения и системах координат.

Эфемериды EPM на ФТП-сервере ИПА РАН

Файлы в форматах SPICE, DE, BIN и TXT, 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).
Новым пользователям рекомендуется использовать формат SPICE.

Руководство пользователя EPM (англ.)

Подробное описание различных способов программного доступа к эфемеридам EPM.

Библиотеки для чтения файлов SPICE

Библиотека libephaccess — C, Python

Библиотека и основанное на ней приложение командной строки ephcalculator, разработанные в ИПА РАН.

Библиотека CALCEPH — C, Fortran 77 и 2003, Python

Библиотека, созданная в Институте небесной механики и вычисления эфемерид (IMCCE).
Осуществляет чтение файлов EPM и других эфемерид в нескольких форматах, включая SPICE.

Библиотека SPICE — C, Fortran, MATLAB, IDL

Библиотека, созданная в Отделе навигационных и вспомогательных возможностей Лаборатории реактивного движения NASA (NAIF JPL). Обладает возможностями для решения различных астрономических задач, включая доступ к эфемеридам.

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 277 больших астероидов 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 нс в столетие, в основном, возникающим благодаря 30 наибольшим ТНО.

При улучшении планетной части эфемерид EPM определяются более 400 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 277 астероидов, массы астероидного кольца и кольца ТНО;
коэффициент \( C \) в модели электронной плотности солнечной короны \( N_\mathrm{e} = C N_1(t)/r^2 \), где функция \( N_1(t) \) приравнивается к прямым измерениям электронной плотности, взятым из данных OMNI;
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.

В решении EPM используются априорные значения масс астероидов, включая 17 масс (из 277), известных с хорошей точностью благодаря наблюдениям КА и двойных астероидов. Также используются массы 30 ТНО, взятые из различных источников. Массы планет (за исключением Земли) зафиксированы на значениях, полученных разными авторами по данным орбитальных КА или 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 GM_Sun 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.