前面讨论过像场旋转的问题(
http://blog.sciencenet.cn/blog-117333-560534.html),但是那里推导的公式不具有太强的可操作性。实际工作中面对各种各样的坐标系,使用前面的那种考虑方法会比较麻烦。
现在从比较容易操作和对各种坐标进行统一的角度来考虑这个问题。对于地平坐标系,某个方向$a$的单位矢量末端处(单位球面上一点)一个比较自然的方向是“上”,就是过此点的子午圈的在垂直轴(z轴)上投影为正的切线方向。对于其它坐标系也有相应的切线方向。
前面也提到过,像场旋转完全是由于地球自转造成的,所以只要改正了地球自转,就可以消除像场旋转造成的影响。特别地,赤道式望远镜通过赤道盘的旋转自动消除了地球自转的影响,没有额外的像场旋转问题。对于其他式的望远镜,只要能够保证某个初始时指向赤道坐标系北方(在地球自转轴方向投影指向北天极的子午圈切线方向)的方向在之后都指向“当地的赤道坐标系北方”,像场旋转就完全被消除了。
通常容易确定的是馈源某个方向和当地“上”方向的夹角,再计算一下当地赤道坐标北方和“上”的夹角就可以确定馈源的这个方向和北方的夹角了。原则上知道了每个地方的这个夹角以后就可以确定如果改正像场旋转了。
在一个纬度为$\delta$的地方,地平坐标系中指向北天极的轴和地平坐标z轴的夹角为$\theta=90^{\circ}-\delta$,此轴方
向的单位矢量为
begin{equation}
z'=
left(
begin{array}{ccc}
costheta & 0 & sin(-theta)\
0 & 1 & 0\
-sin(-theta) & 0 & costheta\
end{array}
right)
left(
begin{array}{c}
0\
0\
1\
end{array}
right)
end{equation}
“上”方向的单位矢量可以表示为$u=[(atimes z)times
a]/vert (atimes z)times avert$,类似地指向赤道坐标系北方的单位矢量可以表示为$n=[(atimes
z')times a]/vert (atimes z')times avert$。$u$和$n$的夹角就不难计算了。
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