Rocznik Astronomiczny 2004
LIX tom Rocznika Astronomicznego jest kontynuacją serii roczników astronomicznych opracowywanych i wydawanych nakładem Instytutu Geodezji i Kartografii w Warszawie od 1946 roku.
W Roczniku na 2004 rok wprowadzono zasadnicze zmiany związane z nowymi, dostosowanymi do precyzji współczesnych technik obserwacyjnych (poniżej mikrosekundy łuku), definicjami niebieskich układów odniesienia, transformacji między układami oraz systemami czasu przyjętymi przez Międzynarodową Unię Astronomiczną IAU (2000 r.) i Międzynarodową Unię Geodezji i Geofizyki IUGG (2003 r.) za obowiązujące od 1 stycznia 2003 roku. Pełen tekst rezolucji XXIV Zgromadzenia Generalnego IAU w tłumaczeniu na język polski zamieszczono na stronach 214÷221 Rocznika.
Zdefiniowany w ramach ogólnej teorii względności kinematyczny Międzynarodowy Niebieski System Odniesienia ICRS o stałej, z dokładnościa do ruchów własnych definiujących go obiektów pozagalaktycznych, orientacji, zastąpił stosowane przez ostatnie stulecia quasi–kartezjańskie systemy katalogów fundamentalnych, zorientowane za pomocą średniego równika i średniego punktu równonocy wiosennej na zadaną epokę z dokładnością zaledwie na poziomie 0.01 sekundy łuku. Używane dotychczas do transformacji niebieskiego systemu odniesienia w ziemski system odniesienia model precesji IAU1976 i teorię nutacji IAU1980 wraz z modelem ruchu bieguna (Niebieskiego Bieguna Efemerydalnego — CEP) zastąpiono nowym, precyzyjnym modelem precesyjno–nutacyjnym IAU2000 oraz spójnym z nim modelem ruchu bieguna (Pośredniego Bieguna Niebieskiego — CIP). Miejsce układu równikowego odniesionego do punktu równonocy na epokę daty, w którym wyrażano pozycje pozorne, zajął znacznie bardziej precyzyjnie zdefiniowany Pośredni System Odniesienia (IRS), zaś czasu gwiazdowego jako parametru transformacji — Kąt Obrotu Ziemi (ERA) związany poprzez funkcję liniową z UT1.
Zgodnie z zaleceniem Międzynarodowej Unii Astronomicznej wprowadzenie nowych układów odniesienia do Rocznika odbywa się z jednoczesnym zachowaniem przedstawiania pozycji ciał niebieskich w dotychczasowych układach z niezbędnymi jedynie modyfikacjami.
Pozycje Słońca, Księżyca i planet — odniesione do IRS — podane zostały w Czasie Ziemskim (TT), który zastąpił używany poprzednio Ziemski Czas Dynamiczny (TDT). Podano również poprawki pozwalające wyznaczyć pozycje w dotychczasowym układzie równikowym. Ponieważ nowy model precesyjno–nutacyjny nie daje rozróżnienia pomiędzy długo- i krótkookresową nutacją, zaniechano w Roczniku podawania parametru redukcyjnego A1 oraz miejsc pozornych α1 wg. metody Atkinsona. W nowym systemie rolę miejsc średnich i ruchów własnych gwiazd wykorzystywanych do obserwacji astrometrycznych — czyli pozycji średnich na epokę katalogu fundamentalnego (ostatnio FK5) — odgrywają pozycje i ruchy własne gwiazd z katalogu Hipparcos, który stanowi podstawową realizację ICRS w zakresie widma optycznego. Dodano więc, zaczerpnięte z katalogu Hipparcos i przeliczone na epokę J2000.0, pozycje barycentryczne (ICRS) 949 gwiazd — tych samych, których miejsca średnie na połowę roku corocznie podawane są w Roczniku — jednak z dokładnością wyższą o rząd wielkości. Obok dotychczasowej metody obliczania pozycji pozornej za pomocą wzorów redukcyjnych zamieszczono także, związany z nowym systemem algorytm w ujęciu wektorowym, z wykorzystaniem macierzy obrotowych, w którym w pełni uwzględniono znaczące efekty relatywistyczne. Opracowano i umieszczono w Roczniku również nowe tablice barycentrycznych pozycji i prędkości oraz heliocentrycznych pozycji Ziemi, odniesionych do TCB, obliczone w oparciu o rekomendowane przez IAU efemerydy JPL DE405, a także tablice współczynników macierzy precesyjno–nutacyjnej wg. teorii precesyjno–nutacyjnej IAU2000A — wymaganych do obliczenia miejsc pozornych. Zamieszczono też tablice miejsc pozornych w Pośrednim Systemie Odniesienia IRS określonym przez równik CIP i niebieski efemerydalny punkt początkowy CEO. Opracowano i umieszczono w części szczegółowej opisu Rocznika przykład numeryczny przeliczenia barycentrycznej pozycji gwiazdy do jej miejsca pozornego w IRS. W przykładzie tym posłużono się tą samą gwiazdą, dla której na tę samą datę obliczone było, na podstawie miejsca średniego w systemie katalogu FK5, miejsce pozorne odniesione do punktu równonocy. Uzupełniono i uaktualniono odnoszącą się do dotychczas stosowanych układów odniesienia część szczegółową opisu Rocznika wraz z przykładami numerycznymi. Dodatkowo, uaktualniony w niniejszym tomie Rocznika rozdział dotyczący stałych, definicji i wzorów astronomicznych i geodezyjnych (str. 172) został uzupełniony zwięzłym opisem zasadniczych różnic pomiędzy stosowanymi dotychczas a nowymi systemami odniesienia.
Niniejszy tom Rocznika zaopatrzono obszernym opisem obowiazujących systemów odniesienia, transformacji między systemami oraz systemów czasu w nawiązaniu do dotychczas stosowanych systemów odniesienia, a także opracowanym i przedstawionym graficznie schematem powiązań ziemskiego systemu odniesienia ITRS z niebieskim systemem odniesienia ICRS. Opis ten stanowi oryginalne opracowanie, w którym wykorzystane zostały materiały z kolejnych Zgromadzeń Generalnych IAU i IUGG, zbiory opracowań: IERS Technical Note 29 — zawierająca publikacje z Workshopu IERS na temat „Implementation of the New IAU Resolutions”, który się odbył w kwietniu 2002 roku w Paryżu, IERS Conventions 1996, IERS Conventions 2003 oraz szereg publikacji, zaczerpniętych głównie z „Astronomy and Astrophysics”.
Definicje i wielkości stałych astronomicznych użyte w Roczniku są oparte na rezolucjach podjętych przez Międzynarodową Unię Astronomiczną na kolejnych Zgromadzeniach Generalnych (Grenoble, 1976; Montreal, 1979; Patras, 1982), które stały się podstawą Systemu Stałych Astronomicznych IAU1976 oraz Zgromadzenia Generalnego IUGG (Canberra, 1979), na którym przyjęto obowiązujący Geodezyjny System Odniesienia GRS1980. System Stałych Astronomicznych IAU1976, zgodnie z uchwałą IAU, od 1984 roku obowiązuje we wszystkich pracach astronomicznych oraz krajowych i zagranicznych rocznikach. Nowy system stałych i jednostek astronomicznych, zaaprobowany przez Zgromadzenie Generalne IAU (Buenos Aires, 1991), obligatoryjnie jeszcze nie wprowadzony, został przedstawiony na stronach 136–144, XLVII tomu Rocznika Astronomicznego z roku 1992. Obecnie jest on uaktualniany. Projekt najnowszego systemu stałych astronomicznych jest przedmiotem dyskusji na forum IAU. Podobnie, nowy geodezyjny układ odniesienia dyskutowany podczas Zgromadzenia Generalnego IUGG (Birmingham, 1999) nie doczekał się jeszcze akceptacji jako obowiązujący. Podane w Roczniku wielkości stałych astronomicznych odnoszą się do systemu IAU1976 poprawionego o przyjęte przez IERS nowsze wyznaczenia oraz stałe planetarne JPL Development Ephemeris DE405 i Lunar Ephemeris LE405 i uzupełnione na mocy rezolucji Zgromadzenia Generalnego IAU (Manchester, 2000) o nowe stałe podstawowe LG i J2 i stałe uzupełniające LB, LC.
Algorytmy i programy opracowane do obliczania podanych w niniejszym Roczniku pozycji ciał niebieskich wyrażonych w nowych systemach odniesienia poddane były skrupulatnej kontroli wewnętrznej i weryfikacji. Nie była jednak możliwa kontrola w oparciu o źródła niezależnie opracowane, gdyż inne wydawnictwa rocznikowe nie wdrożyły jak dotąd w pełni nowych zaleceń Międzynarodowej Unii Astronomicznej.