Большая Советская Энциклопедия (ФУ)

Большая Советская Энциклопедия

А. Н. Чанышев.

Фундаментальная астрометрия

Фундамента'льная астроме'трия, раздел астрометрии , занимающийся установлением наиболее точно определённой фундаментальной системы небесных координат , реализуемой в виде экваториальной системы и необходимой для изучения положений и движений небесных светил и искусственных космических объектов, а также для геодезических определений. Фундаментальная система координат задаётся данными фундаментального каталога , в котором приводятся выведенные из наблюдений и задаваемые в этой координатной системе положения известного числа звёзд и их собственного движения. Для создания фундаментальной системы координат проводятся позиционные наблюдения звёзд, тел Солнечной системы и галактик; теория и практика таких наблюдении входит в компетенцию Ф. а.

Смещения звёзд, которые являются реперами, фиксирующими фундаментальную систему координат, вследствие их собственных движений, определяются из наблюдении в разные эпохи. Ориентация фундаментальной координатной системы на небесной сфере уточняется по наблюдениям тел Солнечной системы: Солнца, Луны,

больших и малых планет. Уточнение значений собственных движений звёзд производится относительно галактик, практически неподвижных светил на небесной сфере. Падение точности фундаментальной системы координат со временем вследствие накопления ошибок собственных движений, а также необходимость распространения фундаментальной системы на большее число звёзд для обеспечения решения задач фотографической астрометрии вынуждает проводить регулярные позиционные наблюдения звёзд. Наблюдательные методы Ф. а. разделяются на визуальные и фотографические. Визуально определяются координаты звёзд, а также Солнца, Меркурия и Венеры на меридианных кругах , пассажных инструментах и вертикальных кругах . Положения слабых звёзд, галактик, малых и больших планет получаются фотографически из наблюдений на астрографах . Начаты опытные позиционные наблюдения небесных радиоисточников на радиоинтерферометрах . Решение проблем Ф. а. опирается на проблему изучения закономерностей поступательно-вращательного движения Земли и взаимосвязано с ней, поскольку все наблюдения, производимые с поверхности Земли, должны быть освобождены от эффектов, вызываемых движением Земли. Фундаментальная система координат для некоторой фиксированной эпохи принимается за приближение инерциальной системы координат для изучения движений небесных светил.

Лит.: Подобед В. В. Нестеров В. В., Общая астрометрия, М., 1975; Подобед В. В., Фундаментальная астрометрия, 2 изд., М., 1968.

В. В. Подобед.

Фундаментальная длина

Фундамента'льная длина', элементарная длина, гипотетическая универсальная постоянная размерности длины, определяющая пределы применимости фундаментальных физических представлений — теории относительности, квантовой теории, физического принципа причинности. Через Ф. д. l выражаются масштабы областей пространства-времени и энергии-импульса (размеры x < l , интервалы времени t < l/c , энергии Е > (

, где с — скорость света,

 — постоянная Планка), в которых можно ожидать новых явлений, выходящих за рамки существующих представлений. Если это ожидание оправдается, в пользу чего свидетельствуют трудности и непоследовательности современной теории, то предстоит ещё одно радикальное преобразование физики, сопоставимое по своим последствиям с созданием теории относительности или квантовой теории. Соответственно, Ф. д. войдёт как существенный элемент в будущую последовательную теорию элементарных частиц, играя роль третьей (помимо c и

) фундаментальной размерной константы физики, ограничивающей пределы применимости старых представлений.

Как претенденты на роль Ф. д. в разное время обсуждались: комптоновская длина волны электрона l_e » 10^{– 11}см (электромагнитное взаимодействие), пимезона — l_p » 10^{– 13}см и нуклона — l_N » 10^{– 14}см (сильное взаимодействие), характерная длина слабого взаимодействия — примерно 10^{– 16}см и гравитационная длина (т. н. планковская длина) — порядка 10^{– 33}см . Сам факт отождествления Ф. д. с одной из перечисленных величин имел бы огромное значение, указав, с каким типом взаимодействия будет связано появление новых физических представлений. К 1977 экспериментально установлено, что Ф. д. не превышает 10^{– 15}см ; имеются также аргументы (основанные на измерениях с помощью Мёссбауэра эффекта ) в пользу ещё меньшей верхней границы Ф. д. — порядка 10^{– 20}см . Поэтому величины, связанные с электромагнитным, сильным и, возможно, слабым взаимодействиями уже не могут претендовать на роль ф. д. Весьма вероятно, что истинной Ф. д. физики окажется гравитационная длина (в пользу этого говорит, например, универсальность тяготения , которому, в отличие от других взаимодействий, подвержены все без исключения структурные единицы материи). В этом случае теорию элементарных частиц следует строить на основе общей теории относительности .

Экспериментальный путь определения Ф. д. — сравнение с опытом результатов расчёта различных физических эффектов, выполненного в соответствии с существующей теорией. Такое сравнение (во всех случаях, когда оно могло быть проведено) до сих пор не показало каких-либо расхождений. Поэтому эксперимент даёт пока лишь верхнюю границу Ф. д. Для этой цели используются прежде всего опыты при высоких энергиях, выполняемые на ускорителях заряженных частиц и характеризующиеся относительно невысокой точностью. К ним относятся опыты по проверке дисперсионных соотношений (см. Сильные взаимодействия ) для рассеяния пи-мезонов на нуклонах и т.п., электродинамики (рождение пар, рассеяние электронов на электронах и др.). К другому типу относятся прецизионные статические эксперименты: измерения аномального магнитного момента электрона и мюона , лэмбовского сдвига уровней и т.д.; определённые сведения о Ф. д. даёт, как упоминалось, эффект Мёссбауэра. Обсуждаются предложения по использованию информации, идущей от космических объектов — космических лучей сверхвысоких энергий (> 10¹⁹эв ), пульсаров , квазаров , «чёрных дыр» ; если Ф. д. существует, то излучение некоторых из этих объектов обладало бы необычными, с точки зрения современных представлений, свойствами.

Ведётся разработка моделей теории, содержащей Ф. д. К их числу относятся варианты нелокальной квантовой теории поля, теория квантованного пространства-времени и др. Такие теоретические схемы, помимо их самостоятельной ценности, используются при планировании и обработке результатов экспериментов по определению Ф. д. См. также Микропричинности условие , Нелокальная квантовая теория поля , Причинности принцип , Квантование пространства-времени и лит. при этих статьях.

Лит.: Тамм И. Е., Собр. научных трудов, т. 2, М., 1975; Марков М. А., Гипероны и К-мезоны, М., 1958; его же, О модели и протяженной частицы в общей теории относительности, в сборнике: Нелокальные и нелинейные и ненормируемые теории поля. Материалы 2 совещания по нелокальным теориям поля, Дубна, 1970; Киржниц Д. А., Проблема фундаментальной длины, «Природа», 1973, № 1; его же, The quest for а fundamental length, «Soviet Science Review», Sept. 1971, с. 297.

Д. А. Киржниц.

Фундаментальные астрономические постоянные

Фундамента'льные астрономи'ческие постоя'нные, астрономические параметры, характеризующие размеры, положения, движения небесных тел, которые или всегда сохраняют постоянные значения, или медленно изменяются с течением времени. Ф. а. п. используются для перехода от непосредственно наблюдаемых топоцентрических координат небесных тел к геоцентрическим и гелиоцентрическим координатам; для преобразований координат, учитывающих прецессию и нутацию Земли; для вычисления эфемерид Солнца, Луны и планет; с их помощью решается ряд др. задач астрономии, геодезии, картографии и космонавтики. Ф. а. п. в основном определяются из астрономических и радиолокационных наблюдений; многие из них могут быть вычислены также теоретическим путём. Последнее обстоятельство предъявляет существенное требование к Ф. а. п.: их числовые значения, выводимые из большого числа наблюдений, должны с максимальной точностью удовлетворять теоретическим соотношениям, связывающим эти постоянные, а разности между вычисленными и наблюдёнными значениями для каждой астрономической постоянной должны быть малыми величинами.

Специально подобранная по каким-либо признакам совокупность Ф. а. п. называется системой астрономических постоянных. Первая такая система, включающая 14 постоянных, была принята на Международном совещании в Париже в 1896 и просуществовала около 70 лет. Однако в середине 20 в. задачи, связанные с освоением космоса, расчётами траекторий искусственных спутников Земли, траекторий полётов к Луне и планетам Солнечной системы, потребовали уточнения Ф. а. п. и в первую очередь астрономической единицы как основы масштаба Вселенной. Современная система Ф. а. п. разработана на Международном симпозиуме по астрономическим постоянным в Париже в 1963 и утверждена 12-м съездом Международного астрономического союза в Гамбурге в 1964. В этой системе Ф. а. п. разделены на 4 группы. В первую выделены две определяющие постоянные (табл. 1), вторую составляют 10 основных постоянных (табл. 2). В таблицах указан год (1900), для которого зафиксированы значения Ф. а. п.

Табл. 1. — Определяющие постоянные

Число эфемеридных секунд в одном тропическом году (1900)	s = 31 556 925,9747
Гауссова гравитационная постоянная, определяющая астрономическую единицу	k = 0,017 202 098 95

Табл. 2. — Основные постоянные

Мера (длина) астрономической единицы, м	A =149600*106
Скорость света, м/сек	c =299792.5*103
Экваториальный радиус Земли, м	ae =6378160
Динамический коэффициент формы Земли	J2 =0.0010827
Геоцентрическая гравитационная постоянная, м3 xсек– 2	fE =398603*109
Отношение масс Луны и Земли.	m=1/81.30
Сидерическое среднее движение Луны, рад/сек (1900)	=2.661699489*10– 6
Общая прецессия в долготе за тропическое столетие (1900)	p =5025''.64
Наклон эклиптики (1900)	e=23°27'08''.26
Постоянная нутации (1900)	N =9''.210