Astrometrie , známý dříve pod názvem poziční astronomie (specialista je astrométrologue ) je odvětví astronomie , která vyhodnocuje polohu, vzdálenost a pohyb hvězd a dalších nebeských objektů . Vzdálenost hvězd se počítá měřením jejich roční paralaxy . Astrometry také dává astronomům se referenční rámec pro jejich pozorování a je používán ve vývoji světového času .
Astrometrie je zásadní v oblastech, jako je nebeská mechanika , hvězdná dynamika a galaktická astronomie . Je také základnou pro studium dynamiky těles ve sluneční soustavě , což umožňuje zejména potvrdit Koperníkovův princip a heliocentrismus .
Původ astrometry přinejmenším od starověku a byl do značné míry synonymem pro astronomii až XIX th století, kdy jiné typy astronomických studií jako spektroskopie bylo možné. V průběhu času prošla astrometrie různým vývojem díky vynálezu slunečních hodin , sextantů , astrolábů , dalekohledů , heliometrů a meridiánových dalekohledů .
Ve IV -tého století před naším letopočtem. AD , Aristarchos ze Samosu, provedl jeden z prvních pokusů o výpočet velikostí a vzdáleností Slunce a Měsíce . Poté Eratosthenes vynalezl systém zeměpisné šířky a délky a použil odhad výšky Slunce k odhadu velikosti Země; docela přesná hodnota, která se používala stovky let. Nakonec II th století před naším letopočtem. AD , Hipparchus sestavuje první katalog hvězd a vymýšlí stupnici zdánlivé velikosti .
Po úpadku římské říše se astronomický pokrok soustředil na východ, zejména v Číně za dynastie Han z roku 206 př. N. L. AD do 220 a Indie. Impérium Gupta kolem roku 320 n. L. AD , podporoval navigaci a matematiku včetně přijetí konceptu nuly a používání arabských číslic . Vzájemný vliv s arabskými zeměmi byl geograficky blíže než v Evropě. Astronomie byla uznána jako disciplína sebe v Indii a kolem roku 500 , Aryabhata věřil, že Země byla rotující koule.
Islám se naopak opíral o řecké texty a učil astronomii jako disciplínu, zejména při zodpovězení praktických otázek, jako je směr mešit do Mekky , rytmus modliteb během dne a přesný výpočet začátku a konce roku Ramadán . Svědčí o tom úspěch Al-Battani v X -tého století s cílem zlepšit popisy Ptolemaia ohledně drahách na Slunce a Měsíce . Podobně Ibn Yunus popsal planetární vyrovnání a zatmění Měsíce.
V Číně kolem XI th století a XII th století pozorování astronomických stala prosperující. Pod vlivem císařů, kteří chtěli zajistit jejich dynastii příznivý osud díky astrologii , se vyvinuly katalogy hvězd a špinění komet .
Na konci středověku se Evropa stala prosperující a stabilnější, což umožnilo vědecké obnově. Nicolas Copernicus položil základy důvěryhodného heliocentrického modelu a prokázal, že Země byla podrobena třem druhům pohybu v prostoru: rotaci kolem Slunce, rotaci na sebe a nakonec precesi . Jeho pozorování prováděná bez dalekohledu , protože jeho vynález se uskuteční až poté, však nebyla tak přesná. Teprve s Johannesem Keplerem , Galileem a Isaacem Newtonem se pochopilo, že oběžné dráhy planet ve sluneční soustavě byly eliptické a ne kruhové.
Zřízení heliocentrického systému přineslo další realizaci, protože Země byla v pohybu, hvězdy pravděpodobně nehybné. Pokud nejsou v nekonečné vzdálenosti, musí mít nutně paralaxní pohyb . Tato důležitá představa v astrometrii byla proto ustavena a začala se snaha o měření paralaxy, jakkoli malé.
V XVII -tého století , s rozvojem Východoindické společnosti a zřízení osad , emise ještě naléhavější vedl k vývoji astrometrických pozorování: na moři se stanovení délky .
Bez přesné zeměpisné délky nemohly čluny, které se ztratily na moři, najít svou původní trasu. A přímo to souviselo s měřením času . Poloha hvězd umožňovala orientaci, ale pouze se znalostí místního času se člověk může lokalizovat. Abychom na tento problém odpověděli, rozhodl se Ludvík XIV. Ve Francii vytvořit observatoř v Paříži a Charles II v Anglii v Královské observatoři v Greenwichi s cílem vytvořit katalogy hvězd pro námořní navigaci.
Poté následovalo vytvoření almanachů , jako je znalost časů . Současně byl navržen sextant , který využila zejména Elisabeth Hevelius k měření výšky hvězd ve vztahu k obzoru. Sextant se poté stal kompaktnějším pro použití na palubě lodi. V kombinaci s chronometrem a námořním almanachem mohli námořníci konečně stanovit zeměpisnou délku. Problém námořní plavby byl vyřešen a Board of Longitude zastaven v roce 1828.
Roční paralaxy hvězd jsou extrémně malé, je velmi obtížné je změřit. S hodnotami menšími než jedna oblouková sekunda se bere v úvahu faktor rušení: atmosférická turbulence . První úspěšná měření paralaxy hvězd (a odečtením jejich vzdáleností od Země ) byla stanovena až velmi pozdě kolem roku 1830 , v době, kdy máme nejen lepší přístroje, ale také abychom dokázali rozeznat hvězdy nejblíže Zemi. Friedrich Bessel je obecně považován za prvního astronoma, který měřil paralaxu, a to díky práci Williama Struveho . Bessel stanovil vzdálenost od hvězdy 61 Cygni na 10,5 světelných let pro paralaxu 0 "31. Hvězdy Vega a Sirius byly prvními hvězdami s 61 Cygni, jejichž vzdálenosti byly měřeny s dobrou přesností.
Technika byla aplikována na tisíce dalších hvězd z různých observatoří a astronomů, ale úkol sdružující různé práce a stanovit referenční katalog byl jednou z aktivit astronoma Louise Freeland Jenkins XX th století. Jeho práce a jeho katalog ( Obecný katalog trigonometrických hvězdných paralax ) zůstanou referencí až do vypuštění satelitu Hipparcos .
Příchod fotografie vedl v roce 1887 k velmi ambicióznímu projektu: Carte du Ciel . To bylo bohužel opuštěno po vytvoření mnoha fotografických desek s koordinací několika observatoří pro výpočet souřadnic hvězd. Fotografie se však dnes stala běžnou technikou pro mapování velkých částí oblohy pomocí CCD senzorů .
S projektem Hipparcos přijatým v roce 1980, vypuštěním satelitu v roce 1989, poté zveřejněním katalogu Hipparcos, učinila astrometrie skok vpřed, což se o 50krát zlepšilo v odhadu vzdáleností tisíců hvězd. Družice Gaia poté převzala vedení v roce 2013. Přesnost Hipparcosových výpočtů byla poté vylepšena o faktor 100 a umožnila mapování milionů hvězd.
Ještě dálMěření vzdáleností velmi vzdálených objektů se provádí fotometrickými metodami nebo pomocí sekundárních indikátorů, jako je Tully-Fisherův zákon pro galaxie , který spojuje maximální rychlost hvězdy s absolutní velikostí galaxie.
Sextant
Přesné sluneční hodiny v Bütgenbachu
Perský astroláb z 18. století. Vystaveno ve Whipple Museum of the History of Science , Cambridge
Replika 6palcového dalekohledu, který Isaac Newton představil Královské společnosti v roce 1672
Crossley Telescope, 36 palců (910 mm) umístěný na Lick Observatory
Heliometr Kuffnerova observatoře
Poledníkový dalekohled observatoře Besançon na konci 19. století
Astrometrii lze provádět pomocí různých nebeských souřadnicových systémů .
Nejjednodušší je horizontální souřadný systém , který zahrnuje „lokální sféru“. Moderní astrometrie však k určení směru hvězd využívá systém polárních souřadnic . Každá z hvězd musí být reprezentována bodem na povrchu koule o poloměru jednotky. Chcete-li zjistit polohu jednoho z bodů, musí být přenesen do dvou kolmých rovin procházejících středem koule pomocí dalších dvou úhlů.
Řada faktorů zavádí chyby v měření hvězdných pozic, včetně atmosférických podmínek, nedokonalostí přístrojů a chyb pozorovatele nebo měření přístrojů. Mnoho z těchto chyb lze snížit řadou technik, jako je vylepšení nástroje a kompenzace dat.
První odhady vzdálenosti mezi námi a nejbližšími hvězdami byly provedeny přesným měřením paralaxy , triangulační metody využívající jako referenci oběžnou dráhu Země.
V letech 1989 a 1993 je umělá družice Hipparcos , kterou zahájila Evropská kosmická agentura , změřil paralaxu asi 118.000 hvězd s přesností řádově milliarcsecond , což umožnilo určit vzdálenost hvězd od nás více než 1 000 parseků .
Pro amatérské astronomy je k dispozici několik programů pro provádění astrometrie. Některé jsou efektivnější než jiné. Astrometica Herberta Raaba nabízí mnoho analytických funkcí a je ideální pro potřeby amatérských astronomů. Dalším velmi efektivním a uživatelsky přívětivým softwarem je LagoonAstrométrie od Benjamina Baquého . Ten druhý je ale spíše určen pro identifikaci objektu.