51

zbog toga što precesija i nutacija mijenjaju prostornu orijentaciju koordinatnihosi neophodno je pri definiranju koordinata nebeskih tijela istaknuti na koji setrenutak (epohu) koordinate odnose

PRECESIJSKO-NUTACIJSKO

GIBANJE

52

• parametri Δψ, Δε

(duljina i nagib trenutačne rotacijske osi), u kombinaciji s modelom precesije i nutacije definiraju orijentaciju rotacijske osi prema nebeskom referentnom okviru (CRF), odnosno fiksiraju trenutačnu

rotacijsku os u odnosu na CRF

PRECESIJSKI

KOEFICIJENTNUTACIJSKE

KOMPONENTE/PARAMETRI• nutacijski

parametri mogu biti procijenjeni višednevnih opažanja

kao devijacije (otklon/fluktuacije) od modela

• precesija

ne može biti procijenjena• iz više od 10 godišnjih opažanja

mogu biti separatno utvrđene 18,6 i 9,3 godišnje periodičke komponente

nutacije

i precesijski

koeficijent

ODREĐIVANJE/KONTROLA MODELAPRECESIJE

I NUTACIJA

53

• DORIS

• GNSS: GPS, GLONASS, GALILEO

• SLR, LLR

• VLBI

• HIPPARCOS, HST, ISS• milisekundni

pulsari

SUVREMENI/MODERNI MJERNI SUSTAVI U SATELITSKOJ I SVEMIRSKOJGEODEZIJI I ASTROMETRIJI

54

GPS -

"MOĆNA" TEHNIKA ZA NAVIGACIJU I 3D POZICIONIRANJE - ODREĐIVANJE KOORDINATA TOČAKAGPS - "NAJPRECIZNIJI SAT" ODREĐIVANJE (i/ili SINKRONIZACIJA) VREMENA

GLOBAL POSITIONING

SYSTEM

GNSS: GPS, GLONASS, GALILEO

SUVREMENI/MODERNI MJERNI SUSTAVI U SATELITSKOJ ISVEMIRSKOJ GEODEZIJI I ASTROMETRIJI

NAMIJENJEN GLOBALNOM

POZICIONIRANJU

KOJI OMOGUĆUJE KORISNICIMA NA MORU, KOPNU I U ZRAKU ODREĐIVANJE:3D

POZICIJE (ϕ, λ

i h), BRZINE I TOČNOG VREMENA

55

-

sateliti -

DORIS

instrumenti -

DIODE navigacijska programskapodrška

-

mreža preko 60-ak

permanentnih (orbitografskih) signalnih stanica

-

kontrolno središte + 2 glavne signalne stanice

SVEMIRSKI I ZEMALJSKI DIO SUSTAVA DORIS

DDoppleroppler OOrbitographyrbitography andandRRadiopositioningadiopositioning IIntegratedntegrated byby SSatelliteatellite

DOPLEROVSKI

SUSTAV ZA PRAĆENJE SATELITA SA SVRHOM PRECIZNIH ODREĐIVANJA ORBITA I POLOŽAJA SIGNALNIH STANICA I PRECIZNOG

POZICIONIRANJA

NA ZEMLJI

56

• globalna mreža oko 60-ak

permanentnih autonomnih signalnih

stanica• određivanje apsolutnih 3D

koordinata u ITRS• Zemljini orijentacijski parametri: gibanje Zemljinih polova• referentne visine za određivanje razine mora i njezine varijacije• Zemljino polje sile teže, gibanje geocentra• ...

57

ODREĐIVANJE PRECIZNIH SATELITSKIH ORBITA:Topex/Poseidon, Jason-1, 2, Spot, Envisat

→ altimetrija: srednja razina mora

TOČNOST DORIS SUSTAVA

• određivanje/izračun vrlo precizne orbite nije trenutačno

• točnost izračuna satelitskih orbita raste s vremenom odnosno količinom prikupljenih

mjerenja (suvremena mjerenja):

za 3 sata rms

= 10 cm, za 3 dana rms

= 4 cm, za 30 dana rms

= 2,5 cm,

s ciljem povećanja točnostido 1 cm

58

određivanje geocentričkih

koordinata

(Φ, Λ) laserskih

stajališta iz najpreciznijihlaserskih mjerenja

udaljenost do satelitai

Mjeseca

ZEMALJSKI I SVEMIRSKI DIO SLR

SUSTAVA

SSATELLITEATELLITE LLASERASER RRANGINGANGING

NAJPRECIZNIJE MJERENJE UDALJENOSTI IZMEĐU ZEMLJEI OPAŽANOG SATELITA LASERSKIM MJERNIM SUSTAVOM, ODNOSNO MJERENJE TRENUTAČNOGVREMENA PUTOVANJA/LETA ULTRAKRATKOG LASERSKOG IMPULSA IZMEĐU ZEMALJSKOG STAJALIŠTA (LASERSKOG TELESKOPA) I OPAŽANOG SATELITA (RETROREFLEKTORA)

59

ZEMALJSKI I SVEMIRSKI DIO LLR

SUSTAVA

LLUNARUNAR LLASERASER RRANGINGANGING

• određivanje geocentričkih

koordinata (Φ, Λ)

laserskih stajališta iz najpreciznijih laserskih

mjerenja udaljenost do satelita i Mjeseca

nekoliko stotina reflektora na Mjesečevoj površini postavljenihu

Apollo

i Luna misijama

60

TOČNOST SLR/LLR

JE STROGO KORELIRANA S DULJINOMI REZOLUCIJOM LASERSKOG IMPULSA

I. gener. SLR

duljina impulsa 10 do 40 ns,

točnost 1-6 mII. gener. SLR

duljina impulsa 2 do 5 ns,

točnost 30-100 cmIII. gener. SLR

duljina impulsa 0,1 do 0,2 ns

točnost 1-3 cmNOVA gener. duljina impulsa 100 do 200 ps

točnost 1-3 mm

61

VVERYERY LLONGONG BBASELINEASELINE

IINTERFEROMETRYNTERFEROMETRY

astrofizički VLBI: registriranje i dobivanje slike kompaktnog radioizvora

GEODETSKI VLBI

GEOMETRIJSKA METODA ODREĐIVANJA DULJINE I ROTACIJE

(ORIJENTACIJE) VRLO DUGE BAZE U ODNOSU NA IZVANGALAKTIČKI RADIOIZVOR, MJERENJEM VREMENA KAŠNJENJA/ZAOSTAJANJA

PRIMLJENOG VALNOG FRONTA IZVANGALAKTIČKOG

RADIOIZVORA NA DVIJE ILI VIŠE ANTENA VLBI

BAZE

62

a) faznog kašnjenja (faznog pomaka)

b) grupnog (skupnog) kašnjenja

VREMENSKO KAŠNJENJE/ZAOSTAJANJE (RAZLIKA U VREMENU DOLASKA VALNOG FRONTA NA DVIJE

PRIJAMNE ANTENE Δt) ODREĐUJEMO IZ MJERENJA

Δt = (N + λ/2π)/f

Δt

= (1/2π) dλ/df

63

• ANTENA (RADIOTELESKOP)• SUSTAV ZA UPRAVLJANJE, MJERENJE

I ZAPISIVANJE PODATAKA

• FREKVENCIJSKI

I

SATNI STANDARD

(ATOMSKI SAT I FAZNI OSCILATOR)

• KORELATOR

-

SUSTAV ZA KORELIRANJE

PODATAKA

• SUSTAV ZA KALIBRACIJU• SUSTAV ZA PRIKUPLJANJE ATMOSFERSKIH (METEOROLOŠKIH) PODATAKA

• VLBI

SATELIT(i)

ZEMALJSKI I SVEMIRSKI DIO VLBI

SUSTAVA

64

UPRAVLJAČKI URED: upravljanje, prikupljanje (mjerenje), zapisivanje i

koreliranje

podataka

JEDINICA ZA SNIMANJE

FREKVENCIJSKI STANDARD

KORELATOR

ATOMSKI SAT

ZEMALJSKI I SVEMIRSKI DIO VLBI

SUSTAVA

65

ZEMALJSKI I SVEMIRSKI DIO VLBI

SUSTAVA

TDRSS

• ZEMALJSKI VLBI

SUSTAV (ground-based

VLBI)

• ZEMALJSKO-SVEMIRSKI VLBI

SUSTAV (space-ground

VLBI) → svemirski VLBI

• SVEMIRSKO-SVEMIRSKI VLBI

SUSTAV (space

VLBI)

66

STATIČNI I TRANSPORTABILNI

VLBI

TELESKOPI

TIGO

-

Transportable

Integrated

Geodetic

ObservatoryBKG

-

Bundesamt

fur

Kartographie

und

Geodasie

(nekadašnji IfAG), Wettzell, Njemačka

67

VVERYERY

LLONGONG

BBASELINEASELINE

IINTERFEROMETRYNTERFEROMETRY

((VLBIVLBI))VVERYERY

LLONGONG

BBASEASE

AARRAYRRAY

((VLBAVLBA))

HOBART

HARTEBEESTHOEK

BOLOGNA CRIMEAWETTZELL

SHANGHAI

URUMQI

SAO PAOLO

YELLOWKNIFE

SAINT CROIX

PIE TOWN

OWENS VALLEY

ONSALA

NY ALESUND

GREENBANK

NOTO

MAUNA KEA

N. LIBERTY

MATERA

KITT PEAK

LOS ALAMOS

KASHIMA

EFFELSBERG

MADRIDWESTFORD

FT. DAVIS

FAIRBANKS

TID BINBILLA

američki dugobazisni

radiointerferometrijski

niz (VLBA): 10 identičnih 25 m radioteleskopa

(240 t) od Havaja, uzduž američkog terotorija

do Djevičanskih otoka (>

8000 km)(razlučivost sustava do 0,0002″)

National

Radio Astronomy

ObservatoryVery

Long

Baseline

Arrayhttp://www.vlba.nrao.edu/

68

Europska geodetska VLBI

mreža: 9 (10) radioteleskopa

od 14 m do 100 m

EEUROPEANUROPEAN

VVLBILBI

NNETWORKETWORK

((EVNEVN))

http://www.evlbi.org/

69

globalni VLBI

nizovi (globalna, svjetska VLBI

mreža)VLBA

+ EVN

+ APT

+ AT-LBA

+ ...

GLOBAL GLOBAL VLBIVLBI

ARRAYARRAY

70

• realizacija, održavanje i popunjavanje nebeskog i zemaljskog referentnog

okvira (određivanje koordinata quasara

i radioteleskopa)

• određivanje zemljinih

orijentacijskih parametara

(gibanje polova,

nejednolikost Zemljine rotacije,

kontrola modela precesije

i nutacije)

• spajanje/povezivanje nebeskog i zemaljskog referentnog sustava/okvira

(TRF

↔ EOP

↔ CRF)

• određivanje/praćenje promjena duljina vrlo dugih baza i promjena

položaja stajališta• ...

SUVREMENI/MODERNI MJERNI SUSTAVI U SATELITSKOJ I SVEMIRSKOJGEODEZIJI I ASTROMETRIJI

71

TEHNIKA/

SUSTAV

JEDINSTVENIPRODUKTI

OPĆIPRODUKTI

GEOZNANSTVENA

PRIMJENA

POTPORA

VLBI nebeski referentni okvir CRF

(položaji radioizvora), Zemljina rotacija (UT1

–

UTC), precesija

i nutacija

gibanje pola, terestrički

referentni okvir (TRF)

tektonika ploča, deformacije Zemljine kore, praćenje razine mora

GPS, SLR, DORIS, PRARE, svi sateliti za daljinska istraživanja, svi komunikacijski sateliti u CRF, EOP, modeli precesije

i nutacije

SLR

LLR

model statičkog geopotencijala, dinamički geopotencijal, središte masa (geocentrički

položaj), određivanje orbita (za sve satelite s reflektorima)udaljenost i orjentacija

gibanje pola, terestrički

referentni okvir (TRF), UT1-UTC

tektonika ploča, deformacije Zemljine kore, praćenje razine mora, Zemljin model

GPS, SLR, DORIS, PRARE, svi sateliti za daljinska istraživanja, svi komunikacijski sateliti u TRF, EOP, određivanje orbita za potporu altimetrijskim

satelitima

GPS određivanje orbita GPS satelita, određivanje orbita satelita na kojima je ugrađen GPS

prijamnik, progušćavanje

TRF

gibanje pola, terestrički

referentni okvir (TRF), UT1-UTC

tektonika ploča, deformacije Zemljine kore,praćenje razine mora, GPS

meteorologija

kolokacija

VLBI

i SLR

stajališta, određivanje orbita za potporu altimetrijskim

satelitima, TRF

za potporu svim satelitima za daljinsko istraživanje, svi komunikacijski sateliti

DORIS određivanje orbita terestrički

referentni okvir (TRF)

potpora orbiti satelita za altimetriju, praćenje razine mora, gibanje/cirkulacija oceana

72

• od 1972. koordinate pola neredovito određivane VLBI• od kraja 1980. redovni program opažanja• od siječnja 1984. predikcija

u petodnevnim intervalima

• PRECIZNOST ODREĐIVANJA xp

, yp

: 0,001" -

0,002" (red veličine točnije od klasičnih optičkih određivanja, danas i bolje)

GIBANJE POLOVA

73

• od 1972. - povremeno određivane varijacije UT0

ili UT1• od 1985. -

kompletne serije dnevnih UT1

procjena

NEJEDNOLIKOST ROTACIJE

74

ZASTUPLJENOST POJEDINIH SATELITSKIH I SVEMIRSKIH MJERNIH SUSTAVA

75

KONTROLA

MODELA PRECESIJE KONTROLA I ODREĐIVANJE VARIJACIJA NUTACIJE• nutacija

–

teorija/modeli (ponekad primijenjene male varijacije/fluktuacije koje omogućuju korekciju modela)

• precesija

–

teorija/modeli

76

PRAĆENJE PROMJENE DULJINE BAZE I PROMJENE POLOŽAJA STAJALIŠTA

• promjene duljine baze WESTFORD (SAD) –

WETTZELL

(Njemačka) /5995,325 km/

• VLBI

opažanja su potvrdila produljenje baze za oko 40 cm u periodu od 1984. -

2006. ("otvaranje dna Atlanskog

oceana)"

77

izvor crteža: http://www.britannica.com/clockworks/

SUNČANAURA

PJEŠČANAURA

URANJIHALICA

URA S OPRUGOMI NEMIRNICOM

SHORTTOVA

URA

OD GNOMONA

DO ATOMSKE URE

78

1921. g. , J. Horton, W. Marrison

- započinju istraživati i razvijati

kvarcnu uru

1928. g.

-

konstruiran prvi kvarcni oscilator

oscilator

djeliteljfrekvencije

cezijev

atomski snop

cezijevizvor

magneti

detektor

servomehanizam

izvor crteža: http://www.britannica.com/clockworks/

1948.-49.

g.

National

Bureau

of

Standards, Washington

1955. g.

Essen

-

konstruira atomsku uru

-

Essen

i Parry

počinju mjeriti

vrijeme sa cezijevom

atomskom urom

OD GNOMONA

DO ATOMSKE URE

79

NIST-F1

primary

frequency

standardsNational

Institute of

Standards

and

Technology

(Boulder, SAD), NIST–F1

mlazni (snopni) cezijev atomski sat, “atomska fontana”

nesigurnost 3-4

×

10-16

NIST

–

NASA –

JPL: PARCS

–

Primary

Atomic

Reference Clock

in

SpaceESA: ACES

–

Atomic

Clock

Ensemble

in

SpacePOBOLJŠANJE PRECIZNOSTI STANDARDA VREMENA NA ZEMLJI DO 10-17

DO

10-18

I KOMPARIRANJE TIH SATOVA S NACIONALNIM FREKVENCIJSKIM STANDARDIMA TEHNIKOM MIKROVALNOG LINKA I PRIJENOS VREMENA GPS-om

80

POSTUPAK PRIJENOSA/USPOREDBE VREMENA ISTODOBNIM

DOGLEDANJEM/PRIMANJEM VREMENSKIH SIGNALA GPS SATELITA NA DVA

STAJALIŠNA PRIJAMNIKA

Common-View

GPS Time Transfer

81

MILISEKUNDNI

PULSARI

KAO SATOVI PULSARI

SU ZBOG SVOJE DUGOROČNE STABILNOSTI PERIODA PULSIRANJA

POTENCIJALNI REFERENTNI “SATOVI”

PA MOGU BITI UPOTREBLJENI

ZA

ISTRAŽIVANJA STABILNOSTI

ATOMSKIH SATOVA NA ZEMLJI

82

MULTIDISCIPLINARNA GEOZNANSTVENA

ISTRAŽIVANJA

najpreciznija određivanja geometrijskih i fizikalnih globalnih Zemljinih koordinata (odnosno određivanja geometrijske i fizikalne Zemljine površine) omogućuju mnogostruku primjenu i interpretaciju i u drugim geoznanostima

GEOGRAFIJAGEOFIZIKAGEOSEIZMIKAGEOMAGNETIZAMGEOLOGIJAGEODINAMIKA...