Ефемериди EPM · ІПА РАН

Ефемериди EPM (Ephemeris of Planets and Moon) включають високоточні орбіти планет Сонячної системи, Сонця, Місяця, трьох найбільших астероїдів (Церера, Паллада, Веста) та чотирьох транснептунових об'єктів (Еріда, Макемаке, Хаумея, Седна). Крім того, в EPM включена ефемеріда фізичної лібрації Місяця та різниця динамічного та земного часу TT-TDB.

Ефемериди EPM охоплюють інтервал більше 400 років (1787-2214).

Остання версія EPM - EPM2017. Разом з нею випущена «довга» версія EPM2017H, аналогічна EPM2017, але що покриває інтервал часу понад 13100 років (10107 BC – AD 3036).

Детальний опис різних версій ефемерид EPM (англ.): EPM2017, EPM2015, EPM2011/m, EPM2008, EPM2004.

Динамічна модель

Динамічна модель ефемерид EPM заснована на параметризованій постньютонівській метриці N тіл для ОТО в барицентричній системі координат (BCRS) і шкалі часу TDB.

Ефемериди EPM побудовані відповідно до резолюції B2 XXVIII ГА МАС, в якій значення астрономічної одиниці було зафіксовано в системі СІ на значенні, що дорівнює 149597870700 м, і постійна гравітаційна Сонця зарахована до параметрів, що визначаються зі спостережень.

Динамічна модель планетної частини EPM включає:

Взаємні обурення планет, Сонця та Місяця;
обурення від 301 великого астероїда та 30 найбільших ТНО;
обурення від кільця інших менших астероїдів з оцінюваною масою;
обурення від кільця інших, менших ТНО з оцінюваною масою;
релятивістські обурення;
обурення від динамічного стиску Сонця.

Включення 30 великих та дуже далеких ТНО у спільне інтегрування викликає значну зміну положення барицентру Сонячної системи,так що барицентричні положення Сонця та всіх інших тіл змінюються також, але відносні координати тіл (геліоцентричні, геоцентричні) залишаються тими самими. Отже, лише порівняння відносних координат показує реальні різницю між EPM і ефемеридами інших виробників (DE чи INPOP). Крім того, різниця земного та динамічного часу TT-TDB залежить від координат та мас усіх тіл, включених у відповідні ефемериди. Як наслідок, TT-TDB для EPM відрізняється від TT-TDB у DE430 лінійним членом близько 15 nс на століття, в основному, що виникає завдяки 30 найбільшим ТНО.

При покращенні планетної частини ефемерид EPM визначається близько 270 параметрів:

орбітальні елементи планет та 18 супутників зовнішніх планет;
значення геліоцентричної гравітаційної постійної;
відношення мас Землі та Місяця;
три кути орієнтації планетних ефемерид щодо системи ICRF2;
параметри обертання Марса та топографії планет;
маси 31 астероїда та середні густини для трьох таксономічних класів (C, S, M) астероїдів, маси астероїдного кільця та кільця ТНО;
часи запізнювань у сонячній короні (параметри моделі корони визначалися для кожного сонячного з'єднання);
ефекти фази для зовнішніх планет (для Плутона це відмінність динамічного баріцентр Плутон-Харон від центру світла цієї системи).

EPM орієнтуються у систему ICRF2 з точністю кращою, ніж 0.2 mas (3σ) включенням у загальне рішення РСДБ-змін КА і натомість квазарів ICRF2.

Досвід показав, що включення астероїдного та ТНО кілець у динамічну модель трохи збільшує оцінку для геліоцентричної гравітаційної постійної так, що значення цієї величини GMSun у EPM дещо більше, ніж у DE.

У EPMреалізовано модель орбітально-обертального руху Місяця, засновану на рівняннях, використаних для побудови місячної частини ефемерид JPL DE430 сукупно з сучасними астрономічними, геодинамічними та селенодинамічними моделями. Місяць розглядається як еластичне тіло, що має рідке ядро, що обертається.

Наступні рівняння включені до цієї моделі:

обурення орбіти Місяця у гравітаційному полі Землі;
крутний момент завдяки гравітаційному потенціалу Місяця;
обурення орбіти Місяця завдяки місячним та сонячним припливам на Землі;
спотворення (дисторція) фігури Місяця внаслідок її обертання та земної гравітації;
обертальний момент, що виникає в результаті взаємодії місячної кори та рідкого ядра.

Параметри місячної та планетної частин EPM узгоджені між собою.

Реалізація

Ефемериди EPM обчислюються за допомогою 8 версії програмного комплексу ERA. ERA включає власну мову для астрономічних завдань СЛОН. ERA-8 заснована на програмній платформі Racket та використовує SQLite для обслуговування табличних даних. Більшість чисельних алгоритмів ERA-8 реалізовано мовою C.

Доступ до EPM

В онлайн-режимі

Інтерактивна служба розрахунку ефемерид, розроблена в ЛЕА ІПА РАН, надає доступ до різних ефемерид, включаючи EPM, з можливістю отримання ефемеридних таблиць в різних одиницях зміни та системах координат.

В офлайн-режимі

Файли, що містять ефемеридні дані у вигляді розкладів по багаточленах Чебишева на рівновеликих інтервалах часу в барицентричній системі координат (барицентр Сонячної системи, крім орбіти Місяця, яка дана в геоцентричній системі координат), доступні на FTP-сервері ІПА РАН у кількохформатів. Новим користувачам рекомендується використовувати EPM у форматах сімейства SPICE. Наступні програмні бібліотеки можуть бути використані для читання файлів SPICE:

Бібліотека libephaccess і заснована на ній додаток командного рядка ephcalculator, розроблені в ІПА РАН., Створена в ІПА РАН. Бібліотека та програма реалізовані мовою C і доступні в репозиторії коду ІПА РАН. Надається обгортка бібліотеки для програм на мові Python.
CALCEPH – програмна бібліотека, створена в Інституті небесної механіки та обчислення ефемерид (IMCCE), здійснює читання файлів EPM та інших ефемерид у кількох форматах, включаючи SPICE. Бібліотека надає C-інтерфейс, а також інтерфейс для програм на Fortran 77 та 2003 та обгортку для мови Python.
Бібліотека SPICE, створена у Відділі навігаційних та допоміжних можливостей Лабораторії реактивного руху NASA (NAIF JPL), має багаті можливості для вирішення різних астрономічних завдань, включаючи доступ до ефемеридів. Інтерфейси бібліотеки надані для мов C, Fortran, MATLAB та IDL.

Детальний опис різних способів програмного доступу до ефемерид EPM знаходиться в посібнику користувача (англ.).