Fundamentals of Astrometry pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Kovalevsky, Jean/ Seidelmann, P. Kenneth

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2004-6

价格:$ 237.30

装帧:HRD

isbn号码:9780521642163

丛书系列:

图书标签:

天文学
天体测量学
位置天文学
坐标系
观测数据处理
误差分析
仪器
星表
天球
参考系

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具体描述

Astrometry encompasses all that is necessary to provide the positions and motions of celestial bodies. This includes observational techniques, instrumentation, processing and analysis of observational data, reference systems and frames, and the resulting astronomical phenomena. Astrometry is fundamental to all other fields of astronomy, from the pointing of telescopes, to navigation and guidance systems, to distance and motion determinations for astrophysics. In the last few decades, new observational techniques have enabled improvements in accuracy by orders of magnitude. Starting from basic principles, this 2004 book provides the fundamentals for this new astrometry at milli- and micro-arcsecond accuracies. Topics include: basics of general relativity; co-ordinate systems; vectors, tensors, quaternions, and observational uncertainties; determination and use of the celestial and terrestrial reference systems and frames; applications of new observational techniques; present and future star catalogues and double star astrometry. This comprehensive reference will be invaluable for graduate students and research astronomers.

《天体测量学基础：从古典到现代的精确测量艺术》简介本书旨在为天文学、物理学、地球物理学及相关领域的研究人员和高年级学生提供一个全面、深入且严谨的关于天体测量学（Astrometry）的入门与进阶指南。天体测量学，作为天文学的基石学科，专注于精确测量天体的位置、距离、运动及其随时间的变化。本书系统地梳理了从古代观测方法到现代航天测量的整个发展历程，详细阐述了支撑精确测量的理论基础、观测技术、数据处理方法以及关键应用。第一部分：天体测量学的基石与历史沿革第一章：天体测量的概念与历史演进本章首先界定天体测量学的核心任务——确定天体在空间中的精确坐标。我们将探讨其在人类文明早期导航、历法制定中的作用。随后，详细回顾从巴比伦、古希腊（如喜帕恰斯和托勒密）到伊斯兰黄金时代天文学家在球体几何和天文坐标系建立上的贡献。重点分析第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的突破性全天空观测工作，以及开普勒如何利用这些数据确立了行星运动三大定律，从而将天体测量学提升至新的理论高度。最后，介绍伽利略和牛顿的贡献，阐明了引力理论如何影响我们对天体运动模型的理解。第二章：球面天文学与坐标系本章深入探讨支撑天体测量的数学框架——球面三角学。我们将详尽推导球面余弦定理、正弦定理，并将其应用于天文场景。核心内容包括：基本坐标系：详细介绍地平坐标系、赤道坐标系（包含赤经和赤纬）、黄道坐标系以及银道坐标系。对于每一种坐标系，都将给出其定义、原点、基本平面、基准方向以及它们之间的相互转换公式，并讨论在不同观测场景下的适用性。天球的运动：系统分析地轴的运动对恒星位置测量的影响，包括岁差（Precession）的物理机制（章动与岁差的区分）、周年视差（Annual Parallax）的几何原理及其对距离测量的决定性作用。对这些运动效应的精确校正，是所有高精度天体测量工作的先决条件。第二部分：古典测量仪器与误差分析第三章：经典光学仪器与测定方法本章聚焦于地面望远镜时代的主流测量工具。详细描述六分仪（Sextant）、子午仪（Transit Instrument）和黄道仪（Equatorial Armillary Sphere）的工作原理、结构特点及其在历史上的地位。重点分析现代大型地基望远镜中使用的天文照相底片和CCD探测器的校准流程。对于每种设备，我们将探讨其测量原理（如，如何定义零点和测量角度），以及与被测目标（恒星、行星）的相对运动补偿机制。第四章：误差理论与测量优化天体测量学的精度瓶颈往往在于误差的控制。本章全面介绍测量误差的分类、来源和处理方法。讨论系统误差（如仪器误差、大气折射引起的系统偏差）和随机误差（如观测噪声、仪器抖动）。详细讲解最小二乘法（Least Squares Method）在拟合观测数据中的应用，包括权重函数的确定、误差椭圆的构建以及不确定性的传播。本章强调“误差预算”的概念，指导读者如何识别和最小化影响最终精度的主要因素。第三部分：现代天体测量学——空间任务的崛起第五章：空间天体测量学的范式转变引入空间观测站，如依巴谷（Hipparcos）和盖亚（Gaia）任务，标志着天体测量学进入新的精度时代。本章解释为什么将观测平台置于地球大气层之外是突破地面观测极限的关键。讨论了空间任务的独特优势：稳定的视线环境、对大气湍流和大气折射的完全免疫，以及实现全天高精度连续观测的能力。第六章：依巴谷与盖亚任务的仪器与数据处理本章详细剖析现代空间天体测量任务的核心技术。仪器设计：阐述双望远镜系统在同一时间测量两个不同方向天体位置的原理，以及如何利用旋转扫描模式实现对整个天空的均匀采样。数据处理挑战：重点介绍高精度光度、自行（Proper Motion）和视差（Parallax）测量的复杂数据处理流程。探讨如何处理时间延迟、仪器标度因子、以及对光度变化的校正。星表构建与数据发布：分析盖亚数据发布中的关键产出，如高精度的天体位置、自行、视差和径向速度测量，及其对银河系结构研究的革命性影响。第四部分：天体测量的核心应用第七章：恒星距离、运动与银河系结构天体测量学最直接的应用是量化恒星的运动。本章探讨如何利用精确的视差测量确定恒星的绝对亮度（本光度），并结合自行数据重建恒星的三维空间位置。深入研究恒星自行如何揭示银河系旋臂结构、恒星流（Stellar Streams）的起源，以及局部恒星群的动力学特征。第八章：参考系、径向速度与基本参考系（ICRF）本章关注绝对参考系的建立。介绍如何利用甚长基线干涉测量（VLBI）技术观测类星体等射电源，以定义和维持国际天文参考系（ICRF）。详细解释通过多学科手段（VLBI、空间测高、地面观测）确定天体位置、恒星自行和地球定向参数（EOPs，如UT1-UTC、极移）的协同工作方式。讨论如何结合光谱观测（多普勒效应）获取恒星的径向速度，从而完整构建恒星的六维相空间信息。第九章：基础物理学的检验与前沿应用本章探讨天体测量学在检验基础物理学原理方面的作用。内容包括：广义相对论的检验：精确测量行星和遥远射电源在太阳引力场中光线弯曲的量值，或检验引力对时间流逝的影响。系外行星搜索（凌日法与视向速度法的补充）：尽管本书不侧重于系外行星的发现，但会阐述高精度天体测量（如盖亚任务）如何通过微小的天体摆动（Astrometric Wobble）来探测系外行星，特别是对于大质量、长周期的行星系统。引力波源的定位：讨论未来天体测量任务（如TMT或下一代空间任务）在追踪和确认引力波事件（如双中子星并合）的电磁对应体中的潜在角色。结论：天体测量的未来展望总结当前天体测量学的成就，展望未来十年技术突破的方向，包括更高精度的探测器、更先进的数据处理算法，以及对银河系、邻近星系乃至宇宙学尺度上精确测量的持续追求。本书强调，精确的“在哪里”和“如何动”是所有天体物理学研究的最终约束。