Los Sistemas de Referencia

Presentación del tema: "Los Sistemas de Referencia"— Transcripción de la presentación:

1 Los Sistemas de Referencia
Se requieren a fin de modelar las observaciones geodésicas Hemos distinguido entre : * Sistema de Referencia Celeste (fijo en el espacio) * Sistema de Referencia Terrestre (fijo a la Tierra) Los Sistemas de Referencia se realizan a través de Marcos de Referencia *Un conjunto de puntos con coordenadas y velocidades conocidas.

2 Los Sistemas de Referencia Movimientos de la Tierra en el Espacio
* Sistema de Referencia Celeste (fijo en el espacio) Movimientos de la Tierra en el Espacio -Es la mejor aproximación a un Sistema Inercial. -Un Sistema Inercial es necesario para describir los movimientos de la Tierra y otros objetos estelares (ej. SATELITES ARTIFICIALES) * Sistema de Referencia Terrestre (fijo a la Tierra) En la actualidad, el IERS ( International Earth Rotation Service) Está a cargo de Proveer y Mantener los Marcos de Referencia Terrestre y Celeste Calcular los parámetros que los vincula

3 Los Sistemas de Referencia
Sistema Terrestre = Rotación * Sistema Celeste (Inercial) Rotación : es una matriz que debe contemplar la ubicación y la orientación (y la resp. variación en el tiempo) de la Tierra con respecto a un sistema fijo en el Espacio. Los elementos de un sistema Celeste Los movimientos de la Tierra en el Espacio (Rotación) Finalmente arribaremos a un Sistema Terrestre

4 Los movimientos de la Tierra en el Espacio
El movimiento de la Tierra puede separarse para su estudio: el de su Centro de Masa (CM) afectado principalmente por la fuerza dominante del Sol que provoca una órbita prácticamente elíptica, pero afectado por las fuerzas “perturbadoras” del resto de los planetas del Sistema Solar. la rotación en torno de un eje que pasa por el CM del planeta.

5 Causas del movimiento ε  23.5º : Torque de las Fuerzas Exteriores
El movimiento de la Tierra relativo a su centro de masa es determinado principalmente por la acción gravitatoria de la Luna y el Sol, que continuamente perturban el movimiento de rotación.  5º Fv1 F1 ε  23.5º Fv2 F2 Fh2 T Fh1 a) F1 > F2 por efecto de distancia b) Fh1 > Fh2 y Fv1 > Fv2 : Torque de las Fuerzas Exteriores L : Momento angular

6 Movimientos en el Espacio
* El Polo Celeste describe una trayectoria circular de radio ε en torno del Polo de la Eclíptica.  ε Pn dL * El Ecuador Celeste acompaña el movimiento sobre la Eclíptica, provocando un movimiento retrógrado de la línea de los equinoccios (  50” /año) L  Fv1 T Fv2 Eclíptica ε Ecuador L (T+dT) = L (T) + dL/dt . dT

7 Movimientos en el Espacio
Precesión LUNISOLAR (To) (t) 50”/año Z PNC(To) PNC(t) P  años δ W Eclíptica δ T (To) α Y (t) E α Ecuador Celeste X Debido al movimiento de la Tierra en el Espacio α (t) *Fue descubierto por Hiparco (150 a.C.) δ (t)

8 Movimientos en el Espacio
El resto de los planetas ejercen su acción gravitatoria sobre el CM de la Tierra produciendo una ligera variación en el plano de la Eclíptica (Precesión Planetaria) El movimiento de la Eclíptica produce variaciones en la posición de los Equinoccios y en la Oblicuidad de la Eclíptica. Eclíptica (t) PRECESION PLANETARIA 0.12”/año en  0.47”/año en ε o 2(t) ε(t) = ε(To) + dε(t) 1(t) Ecuador (t) 1(t) : Posición del Punto vernal debido a la Precesión Lunisolar 2(t) : Posición del Punto vernal debido a la PRECESION GENERAL = Prec. Lunisolar + Prec. Planetaria

9 Movimientos en el Espacio
NUTACIÓN T ε  23.5º -La acción de la LUNA y el SOL será variable a partir de la posición que ambos van ocupando en sus órbitas. -La consecuencia es un torque variable con diferentes períodos (asociados a la Luna y el Sol).

10 PRECESION + NUTACION Descubierta por BRADLEY en el siglo XVII Pm Pv
- Se superponen los períodos de traslación de la Luna (28 d) y el Sol (365 d) y combinaciones de los mismos. Términos con períodos de días hasta años. -El período más largo es de 18,6 años. El mismo está asociado a la retrogradación de los nodos lunares en torno de la Eclíptica (MAREAS …) Descubierta por BRADLEY en el siglo XVII

11 Recordar que 1” sobre la Tierra representa  30 m.
Por lo visto hasta aquí, las coordenadas de los objetos celestes son variables en el tiempo. Por este motivo, la única manera de definir un sistema inercial es adoptando una época To para la cual se definen las COORDENADAS y eventuales VELOCIDADES de un conjunto de objetos. El actual ICRS (International Celestial Reference System) se materializa a través del ICRF (International Celestial Reference Frame) El ICRF : 608 fuentes extragalácticas para la época Recordar que 1” sobre la Tierra representa  30 m.  ” implica 1,5 cm Pm(To) Pv(t) Será muy importante para inferir resultados Geofísicos (acoplamiento Nucleo-Manto …) X(Pv,t) = R (Nut) * R (Prec) * X (ICRF,Pm,To) Sistema Verdadero = Rotación * Sistema Celeste (Inercial)

12 The ICRS is materialized by the International Celestial Reference Frame (ICRF). A realization of the ICRF consists of a set of precise coordinates of extragalactic radio sources. The objects in the frame are divided in three subsets: “defining,” “candidate” and “other” sources. Defining sources should have a large number of observations over a sufficiently long data span to assess position stability; they maintain the axes of the ICRS. Sources with an insufficient number of observations or an observing time span too short to be considered as defining sources are designated as candidate; they could be potential defining sources in future realizations of the ICRF. The category of “other” sources includes those objects with poorly determined positions which are useful in deriving various frame links. A first realization of the ICRF was constructed in 1995 by a reanalysis of the available VLBI observations. The set of positions obtained by this analysis was rotated to the ICRS; the position formal uncertainties were calibrated to render their values more realistic (IERS, 1997; Ma et al., 1998). Following the maintenance process which characterizes the ICRS, an extension of the frame, ICRF-Ext.1 was constructed by using VLBI data available until April 1999 (IERS, 1999). For defining sources, the positions and errors are unchanged from the first realization of the ICRF. The 212 defining extragalactic radio sources are distributed over the sky with a median uncertainty of ±0.35 mas in right ascension and of ±0.40 mas in declination. The uncertainty from the representation of the ICRS is then established to be smaller than 0.01 mas. The scattering of rotation parameters of different comparisons performed, shows that these axes are stable to ±0.02 mas. Note that this frame stability is based upon the assumption that the sources have no proper motion and that there is no global rotation of the universe. The assumption concerning proper motion was checked regularly on the successive IERS frames (Ma and Shaffer, 1991; Eubanks et al., 1994) as well as the different subsets of the final data (IERS, 1997). For candidate and other sources, new positions and errors have been calculated. All of them are listed in the catalog in order to have a larger, usable, consistent catalog. The total number of objects in ICRF-Ext.1 is 667. The most precise direct access to the quasars is done through VLBI ob- servations, a technique which is not widely available to users. Therefore, while VLBI is used for the maintenance of the primary frame, the tie of the ICRF to the major practical reference frames may be obtained through the use of the IERS Terrestrial Reference Frame (ITRF, see Chapter 4), the HIPPARCOS Galactic Reference Frame, and the JPL ephemerides of the solar system (see Chapter 3).

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14 (t) X (Pv,t) = R (Nut) * R (Prec) * X (ICRF,Pm,To)
ZT ≡ Z Pv(t) Greenwich δ W Y T (t) α E XT TSAG X X (Pv,t) = R (Nut) * R (Prec) * X (ICRF,Pm,To) XT (Pv,t) = R(TSAG) * R (Nut) * R (Prec) * X (ICRF,Pm,To)

15 Los Sistemas de Referencia
Sistema Terrestre = Rotación * Sistema Celeste (Inercial) XT (Pv,t) = R(GAST) * R (Nut) * R (Prec) * X (ICRF,Pm,To) Sistema Terrestre  XT(Pv,t) Sistema Terrestre = R(Fint) * XT(Pv,t) Fenómenos Internos del Planeta. Muy importante relación con la interpretación Geofísica.

16 R(Prec) = R3(-z) R2() R3(-)
Las matrices de rotación son calculadas por la Astronomía a partir de la teoría del sistema solar. R(Prec) = R3(-z) R2() R3(-) R(Nut) = R1(-ε-ε) R3(-) R1(ε) ε = 23º26’21.448” – ” T - … ε = 9.202”cos ”cos2(F-D+ )+  = ”sin  ”sin2(F-D+ )+ T: en siglos D, F y : parámetros de la órbita lunar z = º T º T2 + …  = º T – º T2 + …  = º T º T2 + …

17 Bibliografía: WOLFGANG TORGE . Geodesy 3rd Edition (de Gruyter). Berlin-New York 2001. WAHR JOHN. Geodesy and Gravity. Class Notes. Samizdat Press EXPLANATORY SUPPLEMENT to the Ephemeris. Nautical Almanac Offices of The United Kingdom and The United States of America -WOOLARD EDGAR. Astronomical Papers. Theory of The Rotation of The Earth Around its Center of Mass. Washington

18 El 18 de julio del año 2000 el Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro) anunció que "la causa principal del bamboleo de Chandler es la presión fluctuante del fondo oceánico, originada por los cambios en la temperatura y la salinidad, y por los cambios en la dirección de las corrientes oceánicas".

19 Terremoto y Tsunami – Japón 11-MARZO-2011
-La Isla Japonesa se desplazó aproximadamente 2,4 metros, y alteró el eje terrestre en aproximadamente 10 centímetros -La violencia del terremoto acortó la duración de los días en 1,8 microsegundos, según los estudios realizados por los JPL de la NASA Chile – 27 de Febrero de 2010 -El terremoto produjo una redistribución de la masa. Se produjo un cambio en la rotación del planeta haciendo el día más corto en 1,26 microsegundos e inclinó el eje de rotación en 2,7 msec, equivalente a 8 centímetros.

20 Exitación de la Rotación Terrestre

21 Tiempo Atómico y TUC Since 1967, the second has been defined to be:
the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom. Since 30 June 2012 when the last leap second was added,[3] TAI has been exactly 35 seconds ahead of UTC. The 35 seconds results from the initial difference of 10 seconds at the start of 1972, plus 25 leap seconds in UTC since 1972.

22 All leap seconds added so far
UTC Date UTC Time UTC–TAI after insertion :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds :59: seconds Further leap seconds not yet announced, earliest date is

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