Jordcentrerad tröghet

För att visa en plats om jorden med hjälp av ECI-systemet används kartesiska koordinater . X - y- planet sammanfaller med jordens ekvatorialplan . X -axeln är permanent fixerad i en riktning relativt den himmelska sfären , som inte roterar som jorden gör. Z -axeln ligger i en 90° vinkel mot ekvatorialplanet och sträcker sig genom Nordpolen . På grund av krafter som solen och månen utövar, rör sig jordens ekvatorialplan i förhållande till himmelssfären. Jorden roterar medan ECI-koordinatsystemet inte gör det.

Jordcentrerade tröghetskoordinater ( ECI ) har sitt ursprung i jordens masscentrum och är fixerade i förhållande till stjärnorna . "I" i "ECI" står för tröghet (dvs. " accelererar inte "), i motsats till ramarna "Earth-centred - Earth-fixed" ( ECEF ), som förblir fixerad med avseende på jordens yta i dess rotation , och sedan roterar i förhållande till stjärnor.

För objekt i rymden är rörelseekvationerna som beskriver orbital rörelse enklare i en icke - roterande ram som ECI. ECI-ramen är också användbar för att specificera riktningen mot himmelska objekt :

För att representera positioner och hastigheter för markbundna objekt är det bekvämt att använda ECEF-koordinater eller latitud , longitud och höjd .

I ett nötskal:

ECI: tröghet , inte roterande , med avseende på stjärnorna; användbar för att beskriva rörelser hos himlakroppar och rymdskepp.

ECEF: inte tröga , accelererade , roterande med stjärnor; användbar för att beskriva rörelse hos objekt på jordens yta.

I vilken utsträckning en ECI-ram faktiskt är tröghet begränsas av olikformigheten hos det omgivande gravitationsfältet . Till exempel är månens gravitationsinflytande på en som kretsar högt om jorden väsentligt annorlunda än dess inflytande på jorden, så observatörer i en ECI-ram skulle behöva ta hänsyn till denna accelerationsskillnad i deras rörelselagar. Ju närmare det observerade objektet är ECI-ursprunget, desto mindre signifikant är effekten av gravitationsskillnaden.

Koordinatsystemdefinitioner

Det är bekvämt att definiera orienteringen av en ECI-ram med hjälp av jordens omloppsplan och orienteringen av jordens rotationsaxel i rymden. Jordens omloppsplan kallas ekliptika , och det sammanfaller inte med jordens ekvatorialplan. Vinkeln mellan jordens ekvatorialplan och ekliptikan, ε , kallas ekliptikans snedställning och ε ≈ 23,4°.

En dagjämning inträffar när jorden är i en position i sin omloppsbana så att en vektor från jorden mot solen pekar mot där ekliptikan skär himmelsekvatorn. Dagjämningen som inträffar nära vårens första dag (med hänsyn till norra halvklotet) kallas vårdagjämningen . Vårdagjämningen kan användas som en huvudriktning för ECI-ramar. Solen ligger i riktning mot vårdagjämningen runt den 21 mars. Grundplanet för ECI-ramar är vanligtvis antingen ekvatorialplanet eller ekliptikan .

Placeringen av ett objekt i rymden kan definieras i termer av hög uppstigning och deklination som mäts från vårdagjämningen och himmelsekvatorn . Höger uppstigning och deklination är sfäriska koordinater som är analoga med longitud respektive latitud . Platser för objekt i rymden kan också representeras med hjälp av kartesiska koordinater i en ECI-ram.

Solens och månens gravitationsattraktion på jordens ekvatorialutbuktning får jordens rotationsaxel att precessera i rymden som liknar verkan av en topp. Detta kallas precession . Nutation är den mindre amplituden med kortare period (< 18,6 år) wobbling som överlagras på den precessionala rörelsen av den himmelska polen . Det beror på kortare periodiska fluktuationer i styrkan hos vridmomentet som utövas på jordens ekvatoriska utbuktning av solen, månen och planeterna. När de kortsiktiga periodiska svängningarna för denna rörelse medelvärdes ut, anses de vara "medelvärda" i motsats till "sanna" värden. Sålunda varierar vårdagjämningen, jordens ekvatorialplan och ekliptikplanet beroende på datum och specificeras för en viss epok . Modeller som representerar jordens ständigt föränderliga orientering i rymden är tillgängliga från International Earth Rotation and Reference Systems Service .

Exempel inkluderar:

J2000: En vanlig ECI-ram definieras med jordens medelekvator och medeldagjämning (MEME) klockan 12:00 terrestrisk tid den 1 januari 2000. Den kan hänvisas till som J2K , J2000 eller EME2000. X-axeln är i linje med medeldagjämningen. Z-axeln är i linje med jordens rotationsaxel (eller motsvarande, den himmelska nordpolen ) som den var vid den tiden. Y-axeln roteras 90° österut runt himmelsekvatorn.
M50: Denna ram liknar J2000, men definieras med medelekvatorn och dagjämningen klockan 12:00 den 1 januari 1950.
GCRF: Geocentric Celestial Reference Frame är den jordcentrerade motsvarigheten till International Celestial Reference Frame .
MOD: en ram för medelvärde för datum (MOD) definieras med hjälp av medelekvatorn och dagjämningen på ett visst datum.
TEME: ECI-ramen som används för NORADs tvåradiga element kallas ibland sann ekvator, medeldagjämning (TEME) även om den inte använder den konventionella medeldagjämningen.

Ett exempel på jordcentrerad ram

Jordcentrerad tröghet - Polarvy

Jordcentrerad, Jorden fixerad - Polarvy

Jord · IRNSS-1B · IRNSS-1C · IRNSS-1E · IRNSS-1F · IRNSS-1G · IRNSS-1I

Se även

^ Ashby, Neil (2004). "Sagnac-effekten i Global Positioning System" . I Guido Rizzi, Matteo Luca Ruggiero (red.). Relativitet i roterande ramar: relativistisk fysik i roterande referensramar . Springer. sid. 11. ISBN 1-4020-1805-3 .
^ Tapley, Schutz och Born (2004). Statistisk omloppsbestämning . Elsevier Academic Press. s. 61 –63. ISBN 9780126836301 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
^ David A. Vallado och Wayne D. McClain, "Fundamentals of Astrodynamics and Applications," 3rd ed. Microcosm Press, 2007, s. 153–162.
^ Roger B. Bate, Donald D. Mueller, Jerry E. White, "Fundamentals of Astrodynamics," Dover, 1971, New York, s. 53-57.
^ Tapley, Schutz och Born, "statistisk omloppsbestämning," Elsevier Academic Press, 2004, s. 29–32.

[Rizzi-1] Ashby, Neil (2004). "Sagnac-effekten i Global Positioning System" . I Guido Rizzi, Matteo Luca Ruggiero (red.). Relativitet i roterande ramar: relativistisk fysik i roterande referensramar . Springer. sid. 11. ISBN 1-4020-1805-3 .

[2] Tapley, Schutz och Born (2004). Statistisk omloppsbestämning . Elsevier Academic Press. s. 61 –63. ISBN 9780126836301 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )

[3] David A. Vallado och Wayne D. McClain, "Fundamentals of Astrodynamics and Applications," 3rd ed. Microcosm Press, 2007, s. 153–162.

[4] Roger B. Bate, Donald D. Mueller, Jerry E. White, "Fundamentals of Astrodynamics," Dover, 1971, New York, s. 53-57.

[5] Tapley, Schutz och Born, "statistisk omloppsbestämning," Elsevier Academic Press, 2004, s. 29–32.