Jak dokładne są współczesne efemerydy i jak ich dokładność spada z czasem?

kim holder

2014-10-30 23:19:28 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Czytałem o tym, na czym polega tworzenie efemeryd i zastanawiałem się nad tym. Czując, że czytałem fragmenty, które ekstrapolowały orbity na przestrzeni wielu tysięcy lat, szukałem przykładu i znalazłem ten raczej interesujący na stronie phys.org:

Astronomy & Astrophysics publikuje nowe badanie ewolucji orbitalnej mniejszych planet Ceres i Westa, na kilka dni przed przelotem Westy przez statek kosmiczny Dawn. Zespół astronomów odkrył, że bliskie spotkania między tymi ciałami prowadzą do silnego chaotycznego zachowania ich orbit, a także do ekscentryczności Ziemi. Oznacza to w szczególności, że przeszłej orbity Ziemi nie można zrekonstruować dłużej niż 60 milionów lat.

Artykuł w Wikipedii na temat JPL's Development Ephemeris daje wyobrażenie o tym, jak ogromnie skomplikowane są te obliczenia i ile obserwacji jest używanych. Ten cytat daje trochę sensu:

DE418 [23] został wydany w 2007 roku w celu planowania misji New Horizons do Plutona. Do dopasowania włączono nowe obserwacje Plutona, które wykorzystywały nową dokładność astrometryczną katalogu gwiazd Hipparcos. Obserwacje sondy Marsa i obserwacje VLBI zostały zaktualizowane do 2007 r. Masy asteroid oszacowano w inny sposób. Dane odległości Księżyca za pomocą lasera księżycowego zostały dodane po raz pierwszy od DE403, znacznie poprawiając orbitę Księżyca i jego libracje. Szacunkowe dane pozycji sondy Cassini zostały uwzględnione w dopasowaniu, poprawiając orbitę Saturna, ale rygorystyczna analiza danych została odłożona na późniejszy termin. DE418 obejmował lata 1899 do 2051, a JPL zalecił nie używać go poza tym zakresem z powodu drobnych niespójności, które pozostały w masach planet z powodu ograniczeń czasowych

Jak szybko niepewność wkrada się do takich obliczeń i jaki jest margines błędu? Czy możliwości obliczeniowe współczesnych komputerów mają znaczenie - to znaczy, czy wszystkie znane obiekty i siły mogą zostać wprowadzone do programu, który oblicza liczby, czy też mniejsze rzeczy muszą zostać usunięte ze wzoru? Czy ma to wpływ na planowanie misji na asteroidy?

Zawsze jest niepewność. Pytanie brzmi, ile niepewności w odpowiedzi jest do przyjęcia.

Czy wielkość niepewności jest zwykle znana, czy czasami jest to nieznana nieznana?

Systemy chaotyczne różnią się wykładniczo w czasie. Tak więc lepsza znajomość warunków początkowych daje tylko niewielki (nieliniowy) wzrost zdolności przewidywania. (Zobacz wykładnik Lapunowa) Dodanie kilku dodatkowych obiektów jest prawie bezużyteczne. Mniejsze rzeczy nie wypadają z powodu długoterminowych skutków, ale można je (prawie) zignorować w krótkim okresie (np. W przypadku planowania misji asteroid).

Na [innej stronie wikipedii] (http://en.wikipedia.org/wiki/Jet_Propulsion_Laboratory_Development_Ephemeris) można zobaczyć, że efemerydy JPL są aktualizowane częściej niż raz na 20 lat.

Racja - to ma sens, biorąc pod uwagę ciągły strumień nowych danych, co z tym, że jest to plik na serwerze teraz iw ogóle.

Wow, ta formuła jest zdumiewająco złożona. Mówi się, że DE102 obliczono na podstawie 48 479 obserwacji - w 1977 roku. Nie jestem pewien, czy to znaczy, że opierał się na 48 479 obiektach. Brzmi to wyzwaniem dla komputerów typu mainframe z 1977 roku.

To fałszywe odniesienie w cytowanym artykule w Wikipedii. W artykule tym nie ma ani jednego słowa, które potwierdzałoby twierdzenie, że „JPL musi korygować opublikowane przez siebie efemerydy co 20 lat”. Jak zauważył Mark Adler, JPL wypuszcza swoje efemerydy znacznie częściej niż raz na dwadzieścia lat.

W porządku, dokonam edycji, aby zastąpić ten cytat tym, który właśnie dodałem.

Ta liczba 48 479 to liczba obserwacji użytych w DE102, a nie liczba obiektów. Obserwacja obejmuje czas, w którym dokonano obserwacji, gdzie została dokonana, jakie ciało zostało zaobserwowane oraz samą obserwację.

To pytanie jest zbyt niejasne, aby naprawdę odpowiedzieć. Chociaż na prawie każde pytanie można odpowiedzieć „to zależy”, to zasługuje na giganta, ZALEŻY. To zależy od tego, co masz na myśli mówiąc „dokładny”, jakie ciało (Mars jest znany dużo, dużo lepiej niż Pluton), jaką składową jego ruchu (np. Możesz dobrze znać kształt orbity, ale położenie w dół orbity jest słabe ). Jak zauważono, pogorszenie dokładności nie zawsze jest stałe. Pojedyncze zdarzenia mogą spowodować nagłe, duże wzmocnienie błędów propagacji.

Hm. Moje pytania są zorientowane na początkujących, a ja nim jestem iw tym przypadku pomyślałem, że można przeprowadzić ankietę. Żadna ogólna lektura, którą znalazłem, nie daje wyobrażenia o tym, jak dużą dokładność ma znaczenie lub kiedy jest to problem. Myślę, że to jest to, co naprawdę chcę wiedzieć, może byłoby ulepszeniem, gdybyśmy przerobili to w ten sposób. Całość wydaje mi się całkiem interesująca.

Znalazłem plik PDF autorstwa Folkner et al. na stronie International Laser Ranging Service NASA, która wydaje mi się, że powie mi, co chcę wiedzieć, jeśli przejdę przez to i poskładam części, które rozumiem. Więc spróbuję to zrobić i opublikuję odpowiedź, która jest uogólniona w rodzaju laickiej perspektywy, o której myślę. Ten statek prawdopodobnie odpłynął za daleko, bym był sprawiedliwy, abym go znacznie zmienił (ktoś dodał do ulubionych).

Możesz przeczytać o pracach Jacka Wisdoma (prof. MIT) nad niezwykle długimi (> 100 mln lat) integracjami dynamiki Układu Słonecznego: http://web.mit.edu/wisdom/www/measurements.pdfhttp://web. mit.edu/wisdom/www/longterm.pdfhttp://en.wikipedia.org/wiki/Stability_of_the_Solar_System#Digital_Orreryhttp://tinyurl.com/q2klvuo

Jasne, załaduj mnie jeszcze bardziej, dlaczego nie;) Sprawdzam je, prawdopodobnie zapisuję kopie, żebym mógł je oznaczyć.