Какова точность наших знаний об орбитах планет? - физиков.нет
Купить гитару в Москве
20 голосов
/

Мы изучали Солнечную систему в течение долгого времени и получили детальные трехмерные знания обо всех различных телах в Солнечной системе и о том, как они движутся в пространстве по отношению друг к другу, а также к другим звездам. Мой вопрос касается точности этих знаний. Знаем ли мы точность до +/- 1 км, 10 км, 100 км или что? Различна ли точность для разных тел? Я мог бы ожидать, что у нас есть более точные данные для Земли и Луны, чем для Плутона, например? Как мы можем быть уверены, что наши ошибки ошибочны?

Ответы [ 3 ]

23 голосов
/

Этот хитрый, если вы не знаете магический термин: эфемерид . Эфемерида дает положение небесных тел с течением времени. Как только вы это узнаете, выяснить информацию об их неопределенности легче.

Неопределенности на самом деле довольно интересны тем, что они специфичны для планеты. Например, доминирующим фактором для неопределенности Меркурия является то, что трудно рассчитать его положение на орбите с точностью, превышающей 1/1000 секунды (угловая секунда равна 1/3600 градуса). Мы обновляем наше понимание его пути, используя оптические датчики, но это трудно преодолеть эту угловую неопределенность. С другой стороны, Марс очень легко предсказать. По-видимому, мы можем предсказать, где это будет через 1 год в пределах 300 метров. Зачем? Что ж, у нас есть куча приборов, которые приземлились на планете и вращаются вокруг планеты, поэтому гораздо проще проводить хорошие измерения!

Статья, приведенная выше, предлагает краткий обзор известных неопределенностей эфемерид планет. Они сильно различаются. Например, Нептун трудно предсказать в течение 1000 км через 30 лет!

4 голосов
/

Навигационно-вспомогательный информационный фонд НАСА (JPIF) в JPL отвечает за знание точного положения всех планет и их астроидов, множества астероидов и каждой космической миссии, превышающей игрушечную поп-ракету. Сайт JPL NAIF

НАИФ предоставляет данные и программные средства в качестве SPICE. Данные поступают в виде «ядер» различных типов, охватывающих естественные тела, космические корабли, приборы на космических кораблях, дополнительные секунды и так далее. Ядра SPK описывают планеты.

Все данные представляют собой текстовые файлы, поэтому их можно читать с использованием Python, C, Matlab и т. Д., Без каких-либо проблем с бинарностью.

В одной из технических заметок для последнего SPK, названного DE431, опубликованного в 2013 году, сравнивая его с предыдущим, говорится: "Разница в положениях планет совпадает лучше, чем 0,001 км за период времени, охватываемый DE430, различие, которое статистически не различается доступными в настоящее время данными. "

Под «доступными данными» они подразумевают: все наблюдения с помощью телескопа, с космических аппаратов вдали от Земли, таких как Кассини, Юнона и Нью-Горизонты, Гиппаркос, измерения с радиоастрономических объектов, таких как EVLA, VLBA и ALMA, затмения звезд по планетам и любым другим надежным источникам, мне лень искать.

Если различие в файлах данных на один метр невозможно различить по наблюдениям, это не удивительно. Но тот факт, что ученые как планировщики миссий заботятся об этом уровне точности, говорит о той точности, с которой мы можем иметь дело.

Помимо НАСА, но благодаря тем кубическим зеркалам, которые оставили на Луне астронавты Аполлона, астрономы могут измерять расстояние между некоторыми установленными контрольными точками на Земле и Луне до нескольких сантиметров. Может быть, до миллиметров в эти дни. Различия между этими измерениями и предсказаниями различных моделей помогли нам сделать выводов , таких как: Луна отходит от Земли на скорости 3,8 см / год; Луна имеет жидкое ядро; и снова, общая теория относительности Эйнштейна работает хорошо.

С другой стороны, мы не так хорошо прижимали внешние планеты. Точное положение Плутона может быть отклонено на многие километры, даже после пролета Нового Горизонта. Если вам нравится читать подробный анализ ошибок, прочитайте эту заметку W. M. Folkner (PDF)

2 голосов
/

На этот вопрос невозможно ответить без сроков. Как подразумевает @PyRulez в комментариях, проблема n-тела очень сложна. В частности, когда n> 2, система хаотична, что означает, что ваши поля погрешности будут расти экспоненциально со временем. Этот ответ содержит некоторые подробности о том, насколько далеко (теоретически) могут быть предсказаны орбиты. Другой ответ, конечно, гораздо более практичный.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...