В каком направлении идет ось x ECI на 1.1.2000 в 12:00 (J2000) и где проходит нулевой меридиан?

В настоящее время я немного теряюсь в системах отсчета и координатах. С моей точки зрения, я в настоящее время нахожусь в рамках ICRS. Я знаю, что ECI с моей точки только движется, но не вращается, поэтому его оси x, y, z всегда указывают в одном направлении. Я знаю, что в день весеннего равноденствия, скажем, в 2021.3.20 в 9:43 солнце находится прямо над экватором. И в этот день и время ось Z ECI поворачивается на -23,43653 градуса вокруг линии между Землей и Солнцем.

Положение Земли на 2021.3.20 9:43 в ICRS

х -1,003059603498145 * АЕ

у = 0,0104425511782964 * а.е.

г = 0,0001246952057660868 а.е.

Тем не менее, весеннее равноденствие не определяет направление оси X ECI, я просто знаю, что оно составляет 90 градусов по оси Z.

Теперь мне нужна рамка J2000:

х -0,17566 * АЕ

у = 0,96599 * а.е.

г = 0,00020 * а.е.

здесь ось x кадра ECI определяется как «Ось x выровнена со средним равноденствием» вики , и я предполагаю, что в J2000 оси x кадра ECEF и ECI идентичны. Таким образом, ось х ECI и ECEF в точке J2000 совмещена с центром Земли и точкой на поверхности земли немного южнее Нигерии (0 градусов широты/долготы).

Теперь мой вопрос, что именно подразумевается под «средним равноденствием»? Я не могу найти этому определение. Означает ли это точку, в которой Земля в среднем находится в ICRS в день весеннего равноденствия? Параллелен ли он оси абсцисс в день весеннего равноденствия? Но если так, то где находится ось абсцисс в точке весеннего равноденствия?

Я проверил эту симуляцию орбиты , и здесь кажется, что ось X в точке J2000 ECI и ECEF указывает в направлении солнца, но на несколько градусов выше. Означает ли это, что траектория оси X в плоскости орбиты указывает на Солнце? Могу ли я использовать это как дополнительное определение системы координат ECI для весеннего равноденствия 2021 года?

РЕДАКТИРОВАТЬ Комментарий Органический мрамор:

«В астрономии равноденствие — это одно из двух мест на небесной сфере, в которых эклиптика пересекает небесный экватор». Я уже прочитал эту статью. Но это все еще не на 100%. Как я понял из этого, я сделал два рисунка, указывающих «направление» равноденствия на J2000 и весеннее равноденствие.весеннее равноденствие

J2000

Если эти рисунки верны, то ось х ECI идет «вправо» (относительно вида на изображениях). Следовательно, ось x всегда должна совпадать с направлением равноденствия (кроме ее прецессии и движения нутации). И мое предположение, что у J2000 ECI и ECEF оси абсцисс коллинеарны, неверно.

Верно ли, что при упрощении, что ось z ECEF и ECI коллинеарны, вращение ECEF относительно Солнца зависит только от времени и скорости вращения Земли? Если да, то где я могу найти вращение вокруг оси Z между ECI и ECED в J2000?

Кажется, это хорошо объяснено здесь en.wikipedia.org/wiki/Equinox_(celestial_coordinates) Среднее равноденствие определено там. После прочтения остались вопросы?
Я добавил раздел к моему вопросу, спасибо за ваш быстрый ответ!
Другое, но связанное и, возможно, полезное: почему NASA Horizons говорит, что наклон Земли не равен 0 в эпоху J2000?

Ответы (1)

введите описание изображения здесьОсь x ECI определяется как указывающая на пересечение между плоскостью экватора Земли и плоскостью эклиптики, что показано на снимке экрана здесь. Красная линия на небе — это эклиптика, а синяя сетка — это небесная сфера (также иногда называемая экваториальной сеткой). Итак, вы можете видеть здесь, что красная стрелка с надписью «J2000: X» указывает на этот перекресток 1 января 2000 года, 12:00:00. Эта система отсчета инерционно фиксирована, поэтому ее необходимо определить как конкретное время, поскольку ось вращения Земли не фиксирована инерционно (это также означает, что экваториальная плоскость Земли не фиксирована инерционно). Ось X ECEF не выровнена с осью X ECI в эпоху J2000.

Согласно быстрому поиску в Google, весеннее равноденствие в 2000 году было 19 марта в 23:35, что показано здесь, где оси X ECI и векторы Солнца выровнены. где-то через 12 часов ось X ECEF также будет выровнена с двумя другими векторами:введите описание изображения здесь

Насколько точно эти векторы выровнены / они вам нужны, зависит от вашего приложения. Как вы сказали, вы можете сделать упрощающее предположение, что оси Z ECI и ECEF всегда выровнены, поэтому вы можете найти ECEF как функцию времени простым вращением оси Z. Но поскольку вектор вращения Земли не фиксирован по инерции, со временем ваша модель будет становиться все более и более неточной. Вот как две оси Z выглядят 100 лет спустя:введите описание изображения здесь

Если вам интересно узнать больше об определениях фреймов ECI и ECEF, в документации JPL SPICE есть хорошие источники. Вот 3:

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/toolkit_docs/Tutorials/pdf/individual_docs/23_lunar-earth_pck-fk.pdf

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/toolkit_docs/Tutorials/pdf/individual_docs/17_frames_and_coordinate_systems.pdf

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/generic_kernels/pck/pck00010.tpc

Также обратите внимание, что кадры ICRF и ECI почти идентичны (отклоняются менее чем на 0,1 угловой секунды, в соответствии с кадрами и системами координат в формате pdf, указанными выше), и считаются одним и тем же кадром в SPICE.

Честно говоря, я немного не уверен в том, о чем здесь был ваш вопрос (вопросы), но я думаю, что эти изображения и источники помогут.

Редактировать: вопрос о среднем равноденствии Я думаю, что «средняя» часть этого вопроса немного вводит в заблуждение. Насколько я понимаю, определение, данное выше, - это то, что они называют средним равноденствием, но используют слово «среднее», потому что оно колеблется, поэтому через некоторое время в будущем оно вернется к этой точке. Фрейм ECI также носит несколько разных имен: в SPICE он упоминается как J2000. Его также называют EME2000 (средний экватор Земли). И снова ICRF в основном совпадает с ECI.

Кроме того, существует система координат eclipticJ2000 (в SPICE она называется ECLIPJ2000), которую также иногда называют EMO2000 (Earth Mean Orbit).

Спасибо, это был отличный ответ, и вы мне очень помогли! У меня есть последний дополнительный вопрос. Есть ли точная дата или кадр, где оси x ECEF и ECI выровнены? Вы упомянули около 12 часов после весеннего равноденствия, но можно ли найти более точное время? В настоящее время я работаю над небольшим хобби-проектом по визуализации нашего университетского спутника в 3D в космосе, и поэтому примерно через 50 лет он должен быть достаточно точным. И я хотел бы добавить точное вращение Земли, но я не знаю, как исходный кадр, из которого я могу интегрировать вращение zu.
В этом вопросе я объясняю , как рассчитать кадр ECEF с помощью SPICE: space.stackexchange.com/questions/51068/… 2 вектора за 24-часовой период, и минимум этого графика будет там, где они ближе всего выровнены
Я только что проверил космографию, как я включил видимую ось?
Щелчок правой кнопкой мыши на объекте (например, на Земле) покажет ряд параметров, включая отображение системы отсчета.
В каком направлении идет ось x ECI на 1.1.2000 в 12:00 (J2000) и где проходит нулевой меридиан?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v