АСТРОМЕТРИЯ (от астро... и ...метрия), раздел астрономии, задачей которого является построение основной инерциальной системы координат для астрономических измерений (решается совместно с другими разделами астрономии - небесной механикой и звёздной астрономией) и определение точных положений и движений различных небесных объектов из наблюдений. Одна из задач А.- изучение вращения Земли, в т. ч. исследования движения полюсов (служба широты) и неравномерности вращения (включающее и проблему исчисления времени - службу времени). Методами А. измеряют параллаксы и угловые диаметры небесных светил, размеры и расположение деталей на их поверхностях. Большое значение в А. имеют инструментально-методич. вопросы: разработка всё более совершенных методов наблюдений и новых конструкций инструментов, детальные исследования инструментов и различных факторов, влияющих на точность измерений (термич. градиенты, атмосферная рефракция и др.). К А. относят также сферическую астрономию, в которой рассматриваются математич. методы изучения видимого расположения и движения небесных объектов, и практическую астрономию - учение о методах и инструментах для определения времени, геогр. координат и азимутов направлений на Земле. В 50-60-х гг. 20 в. в связи с прогрессом космич. исследований в А. возникли новые задачи: определение координат быстро движущихся по небу объектов (искусственных спутников), астро-метрические измерения с борта космических аппаратов, с поверхности Луны, ориентация искусственных спутников и космических зондов, ориентирование на Луне, на др. планетах и т. п. Результатами астрометрич. работ широко пользуются в др. разделах астрономии - небесной механике, астрофизике, звёздной астрономии, а также в геодезии и геофизике.
В задачу фундаментальной А. входит составление каталогов положений и собственных движений звёзд и определение значений астрономич. постоянных. Классич. метод определения координат светил состоит в наблюдении прохождений их через меридиан с помощью пассажного инструмента, вертикального круга или меридианного круга. Из моментов прохождения светил определяют их прямые восхождения, а из измерений зенитных расстояний - склонения. Начало координат (весеннего равноденствия точку) определяют из наблюдений Солнца и планет. При обработке результаты наблюдений освобождают от влияния преломления световых лучей при их прохождении через атмосферу (рефракция), движения земной оси в пространстве, вызванного притяжением Солнца и Луны (прецессия, нутация), эффекта, обусловленного относит. движением светила и наблюдателя (аберрация света), изменений широты вследствие движения полюсов Земли, различных инструментальных ошибок, личных ошибок наблюдателя и пр. Различают а б с о л ю т н ы е, или независимые, определения координат, при к-рых все необходимые данные (азимут инструмента, нульпункт круга, широта, постоянная рефракции и др.) получают из наблюдений, и относительные, или дифференциальные, состоящие в измерениях координат светил относительно опорных звёзд, точные положения к-рых берут из к.-л. каталога. Измерения координат на рефракторах с позиционным микрометром, а также фотографич. определения относятся к дифференциальным.
Результаты определения координат звёзд публикуются в виде звёздных каталогов. Ввиду невозможности полного учёта всех факторов, влияющих на результаты наблюдений, звёздные каталоги отягощены систематич. ошибками, к-рые обнаруживаются при сравнении каталогов между собой. Каждый абс. каталог (полученный из абс. наблюдений) задаёт независимую координатную систему. Точность определения координат звёзд характеризуется вероятной ошибкой одного наблюдения, к-рая в сер. 20 в. близка к ±0,3" дуги большого круга. Гл. задача фундаментальной А. состоит в построении основной системы небесных координат, осуществляемой в виде фундаментального звёздного каталог а с точнейшими положениями и собственными движениями избранных, т. н. фундаментальных звёзд. Эта задача решается путём совместной переработки многих, преим. абсолютных, каталогов, составленных на различных обсерваториях. Совр. фундаментальные каталоги содержат координаты звёзд, определённые с вероятной ошибкой не более ±0,1". Видимые и средние места звёзд из фундаментального каталога, рассчитанные для дат каждого года, публикуются в ежегодниках астрономических.
Определение собственных движений звёзд - одна из сложных проблем А. из-за медленности перемещений звёзд по небу (для большинства звёзд меньше чем 0,01" за год). Обычно их определяют сравнением координат звёзд в новых и старых каталогах, приведённых к одной системе; однако на результат большое влияние оказывают ошибки каталогов. Более точные значения собственных движений получаются при определении их фотографич. методом: сравнением фотографий к.-л. участка неба, сделанных одним и тем же инструментом, с интервалом в неск. десятилетий. Для вычисления абс. собственных движений учитывают также движения опорных звёзд. В 40-х гг. 20 в. в СССР начались работы по определению абс. движений звёзд путём их астрометрич. привязки к удалённым галактикам, к-рые отстоят от нас на миллионы парсек и практически неподвижны на небе.
И з у ч е н и е в р а щ е н и я и д в и ж е н и я п о л ю с о в З е м л и в А. основано на материалах точных определений геогр. широт и времени. Ещё в кон. 18 в. Л. Эйлер пришёл к заключению, что, если ось вращения Земли не совпадает с одной из осей её эллипсоида инерции, то она должна двигаться в теле Земли по конусу, вызывая периодич. изменения геогр. координат пунктов на земной поверхности. Позже это явление было подтверждено астрономич. наблюдениями, причём была обнаружена также небольшая годовая волна в движении оси вращения Земли, обусловленная изменением моментов инерции Земли вследствие сезонного перемещения масс (в основном воздушных) на её поверхности. Для детального изучения этого явления, зависящего от внутр. строения Земли, в кон. 19 в. была организована Междунар. служба широты (позже реорганизованная в Международную службу движения полюсов Земли), в которую вошёл ряд станций, в т. ч. одна - в России (ныне в Китабе). Исследования изменений широты и движения полюса регулярно ведут также и на обсерваториях в Пулкове, Полтаве (СССР), на Гринвичской обсерватории (Англия), в Париже (Франция), Вашингтоне (США) и др.
Около сер. 20 в. было окончательно установлено, что период вращения Земли вокруг оси не остаётся строго постоянным. Выявлены 3 рода неравномерности: 1) медленное, вековое замедление вращения, гл. обр. из-за приливного трения в морях (за столетие длина суток увеличивается приблизительно на 0,001 сек); 2) неправильные, иногда скачкообразные флюктуации, изменяющие длину суток до 0,005 сек; причина их еще не установлена; 3) периодич. сезонные вариации длины суток до 0,001 сек, вызываемые в основном атм. циркуляцией. Первые два явления были обнаружены при изучении движения Луны на протяжении длит. периода, в частности при анализе отклонений от тео-ретич. моментов солнечных и лунных затмений, наблюдавшихся в древности. Сезонная неравномерность вращения Земли была установлена при сравнении астрономич. определений времени с ходом кварцевых, а затем и атомных часов. Так выяснилось, что всемирное время, в основе к-рого лежит период вращения Земли, не является равномерным. Поскольку для различных науч. задач, в т. ч. для изучения движения небесных светил и для предвычисления их положений (эфемериды), необходима равномерная система счёта времени, в 1950 были введены понятия эфемеридного времени, задаваемого движением Земли вокруг
Солнца и определяемого из наблюдений Луны, и атомного времени, задаваемого молекулярными и атомными стандартами частоты. В связи с этим в А. стали особенно актуальными регулярные наблюдения Луны и точнейшие определения астрономич. времени по звёздам. Для определения положений Луны, наряду с классич. меридианными наблюдениями, вошёл в практику фотографич. метод. Наиболее точные определения времени по звёздам (с ошибкой, меньшей ±0,01 сек) производят с помощью фото-электрич. пассажных инструментов, а также фотографич. зенитными трубами и призменными астролябиями. Работы по определению точного времени, ведущиеся в разных странах, объединяются Междунар. бюро времени (МБВ), функционирующим в Париже. В СССР существует Советская служба времени, возглавляемая Комитетом стандартов, мер и измерит. приборов при Совете Министров СССР.
Результаты астрометрич. наблюдений являются материалом для определения систем астрономических постоянных. Уточнение постоянной прецессии, определение направления и скорости движения Солнца среди звёзд и параметров вращения Галактики производят статистич. обработкой собственных движений звёзд (а также их лучевых скоростей). Постоянную нутации определяют гл. обр. из анализа многолетних широтных наблюдений. Параллакс Солнца и связанные с ним астрономическую единицу и постоянную аберрации до сер. 20 в. также определяли методами А. Однако с 1960 их стали вычислять с гораздо большей точностью из радиолокац. наблюдений планет (см. Радиолокационная астрономия).
А.- древнейший раздел астрономии. Звёздные каталоги составлялись в Китае ещё в 4 в. до н. э. (Ши Шэнь). Астроном Др. Греции Гиппарх открыл явление прецессии и составил каталог 1022 звёзд, к-рый вошёл в астрономич. трактат <<Альмагест>> К. Птолемея. В 15 в. эти звёзды заново наблюдал Улугбек в обсерватории ок. Самарканда. Наибольшей точности наблюдений невооружённым глазом достигли в 16 в. Тихо Браге в обсерватории Ураниборг (Дания) и в 17 в. Я. Гевелий в Гданьске (Польша). Наблюдения Тихо Браге послужили материалом, на основе к-рого нем. астроном И. Кеплер вывел законы движения планет. Началом совр. А. считают работы Гринвичской астрономической обсерватории, где в 1-й пол. 18 в. Дж. Брадлей (Англия) открыл аберрацию света и нутацию земной оси и провёл наблюдения 3268 звёзд пассажным инструментом и степным квадрантом. Каталог, составленный позже из наблюдений Брадлея, сыграл большую роль при определении постоянной прецессии и изучении собственных движений звёзд. Важное значение для развития А. имели работы нем. астронома Ф. Бесселя, предложившего рациональные методы для обработки наблюдений и исследования инструментов. Новый период в А. начался работами Пулковской обсерватории (ныне Главная астрономическая обсерватория АН СССР), открытой в 1839. Благодаря заботам её основателя В. Я. Струве обсерватория с самого начала была оснащена первоклассными инструментами и в дальнейшем получила широкую известность вследствие высокой точности каталогов звёзд. Большой вклад в А. в 19 и 20 вв. внесли также обсерватории Германии, Франции, США (Вашингтон), Юж. Африки (Кейптаун) и др. С 70-х гг. 19 в. в Германии и США ведутся работы по составлению фундаментальных каталогов. Фундаментальные каталоги Германского астрономич. об-ва (Astronomische Gesellschaft, или AG) считаются наиболее точными. По рекомендации Международного астрономического союза с 1940 для всех астрономич. ежегодников был принят третий фундаментальный каталог AG (FK3), а с 1962 - четвёртый (FK4). Большое применение, особенно в звёздной астрономии, имеет каталог амер. школы Босса, содержащий 33 342 звезды (GC).
Крупным междунар. предприятием явилось организованное ок. 1870 обществом AG составление меридианных зонных каталогов, включающих положения всех звёзд до 9-й звёздной величины. Издано ок. 40 каталогов, содержащих св. 400 тыс. звёзд. Ок. 1930 и вновь ок. 1960 звёзды северного неба из этих каталогов наблюдали в Германии фотографич. методом с помощью широкоугольных астрографов; выведены собств. движения 270000 звёзд. Массовые фотографич. каталоги звёзд составлены также в Пулкове (зоны от +70° до Сев. полюса), в Йельской обсерватории США (зоны от +30° до -30° и др.), в Кейптауне (от -30° до Юж. полюса). Крупнейшим является организованное в 1887 франц. астрономами междунар. предприятие "Карта неба" (Carte du Ciel) по фотографированию всего неба на т. н. нормальных астрографах с целью составления каталога координат ок. 3,5 млн. звёзд до 11-й звёздной величины и карты звёзд до 14-й звёздной величины. Издано большое число каталогов и карт для сев. и юж. неба. В 1906 голл. астроном Я. Кап-теин предложил план "избранных площадей", предусматривающий детальное изучение различных характеристик многих тысяч звёзд в 206 небольших площадках, равномерно распределённых по всему небу. По этому плану советский астроном А. Н. Дейч в 1941 закончил исследование движения 18 тыс. звёзд в площадках Северного полушария неба, начатое одним из основоположников фотографич. астрометрии С. К. Костинским. Аналогичные работы были выполнены в США и Великобритании.
В 30-х гг. 20 в. по наблюдениям пяти советских и нек-рых зарубежных обсерваторий составлен Каталог геодезич. звёзд, содержащий ок. 3000 звёзд сев. неба до 6-й звёздной величины. Каталог широко применяют в службах времени и в геодезич. работах. В 1939 советская А. начала большую работу по созданию фундаментального Каталога слабых звёзд посредством меридианных наблюдений неск. десятков тыс. звёзд и фотографич. наблюдений малых планет и удалённых галактик. В 50-е гг. эта проблема была объединена с междунар. предприятием по составлению каталога ок. 40 000 опорных слабых звёзд, расположенных на всём небе. В наблюдениях на Юж. полушарии по этой проблеме большое участие приняла чилийская экспедиция Пулковской обсерватории.
Методы фотографической астрометрии применяются также для определения собственных движений звёзд и параллаксов звёзд, для измерения двойных звёзд, для наблюдений больших и малых планет и искусств, спутников Земли. Параллаксы определяют с помощью наиболее длиннофокусных астрографов (фокусные расстояния от 7 до 19 м); эти работы систематически ведут обсерватории США, Юж. Африки и др. Для наблюдений искусственных спутников применяют специальные широкоугольные спутниковые фо-токамеры с автоматич. затворами, обеспечивающими регистрацию времени экспозиции с точностью 0,001 сек. С 1961 ведутся синхронные (одновременно из разных мест) астрометрич. наблюдения высоких искусств. спутников Земли, позволяющие по-новому решать нек-рые задачи геодезии (спутниковой геодезии).
Визуальные наблюдения на рефракторе с позиционным микрометром те-перь ограничиваются измерениями тесных двойных звёзд с целью изучения их орбитального движения. В этой области в 19 в. большой вклад сделали пулковские астрономы В. Я. и О. В. Струве. Микрометрич. привязки к опорным звёздам малых планет и комет, широко распространённые в 19 в., а также измерения на диске Луны с помощью гелиометра почти всюду заменены фотографич. измерениями. Точные измерения двойных звёзд и звёздных диаметров осуществляют с помощью интерферометров; этот метод успешно применяется и в радиоастрономии для определения угловых размеров источников радиоизлучения. Большая работа по изучению фигуры Луны, либрации Луны, а также по измерениям фотографий её поверхности ведётся на Главной астрономической обсерватории АН УССР в Киеве и на Астрономич. обсерватории им. В. П. Энгельгардта близ Казани.
Лит.: Идельсон Н. И., Фундаментальные постоянные астрономии и геодезии, н кн.: Астрономический ежегодник СССР на 1942 г., М.- Л., 1941; Зверев М. С., Фундаментальная астрометрия, в кн.: Успехи астрономических наук, т. 5 - 6, М.- Л., 1950 - 54; Д е й ч А. Н., Основы фотографической астрометрии, в кн.: Курс астрофизики и звездной астрономии, т. 1, М.- Л., 1951; К у л и к о в К. А., Фундаментальные по-стоянные астрономии, М., 1956; его же. Изменяемость шпрот и долгот, М., 1962; Астрономия в СССР за сорок лет. 1917 - 1957. Сб. ст., М., 1960; Подобед В.В. (ред.). Фундаментальные постоянные астрономии, М., 1967; 3 а г р е б и н Д. В., Введение в астрометрию, М.-Л., 1966; Развитие астро-номии в СССР (Советская наука и техника за 50 лет. 1917-1967), М., 1967; Б а к у л и н П. И., Блинов Н. С., Служба точного времени, М., 1968; Woolard E. W.. Clemence G. М., Spherical astronomy, N. Y.- L., 1966. М.С. Зверев .
