i vl R V
D R/0
(0 IN RADIALEN)
D
AARDE I
(6 MAANDEN/^
LATER)
Hipparcos en geodesie
Referentiesystemen
lijk grote hoeken in één keer te meten. Daarentegen
wordt op aarde de waarnemingsprecisie begrensd door
de atmosferische turbulentie, terwijl lokale en seizoens
variaties in de refractie hinderlijke regionale fouten in de
aardse catalogi veroorzaken.
Hipparcos levert naast geometrische informatie (positie,
eigenbeweging en parallax) ook fotometrische informatie,
namelijk de helderheid (magnitude) en de kleur van ster
ren. Deze resultaten zijn in de eerste plaats van belang
voor astronomen; bijvoorbeeld uit de afstand, helderheid
en kleur van een ster kunnen astronomen het type ster en
het stadium van zijn evolutie bepalen. De parallax van
sterren vormt daarbij het fundament van de afstands
bepaling naar sterren (fig. 3).
/ft
Fig. 3. De parallax is de schijnbare beweging van een ster ten gevol
ge van de beweging van de aarde om de zon. Sterren die niet al te
ver weg staan, beschrijven jaarlijks een klein ellipsje aan de hemel,
hetgeen in feite een projectie van de aardbaan is (de grootste paral
lax is 0,7 boogseconden). De grootte van de parallax is een maat
voor de afstand tot een ster.
In dit artikel zullen we verder niét op de astronomische
toepassingen ingaan; zie bijvoorbeeld [Kovalevsky, 1986;
Perryman Guyenne, 1982], Daarentegen zullen wij de
geodetische aspecten van Hipparcos behandelen.
Afgezien van mogelijke geodetische toepassingen van de
Hipparcos catalogus heeft het Hipparcos project nog
twee andere effecten op de geodesie. Ten eerste, de
kennis van het instrumentarium kan van pas komen bij
toekomstige geodetische satellieten. Ten tweede, de
Hipparcos gegevensverwerking is een gigantisch vereffe
ningsprobleem, welke goed bij het geodetische onder
zoek aansluit. Dit verklaart tevens waarom geodeten be
trokken zijn bij de gegevensverwerking.
In dit artikel zullen we eerst op de geodetische toepas
singen van de Hipparcos catalogus ingaan. Daarna wordt
het Hipparcos meetprincipe uitgelegd. Vervolgens zal de
gegevensverwerking, en de geodetische betrokkenheid
daarbij, worden behandeld. Meer informatie is te vinden
in een speciaal themanummer van Manuscripta Geodae-
tica [1986].
Astrometrie en geodesie zijn altijd nauw met elkaar ver
bonden geweest. Astronomische waarnemingen speel
den bijvoorbeeld een grote rol bij de navigatie en punts-
bepaling en bij het bepalen van de vorm van de aarde, het
zwaartekrachtsveld en de stand van de aarde in de ruim
te. Deze rol is in de laatste twee decennia overgenomen
door nieuwe technieken, zoals de satellietmethoden, gra-
vimetrie en radioastronomie [Brouwer, 1989; Van Gelder,
1989],
De reden voor de teruggang in de toepassing van opti
sche astronomie in de geodesie ligt voor de hand: voor
praktische toepassingen, omdat andere technieken han
diger zijn; voor wetenschappelijke toepassingen, omdat
andere technieken nauwkeuriger zijn.
Om deze situatie te kunnen veranderen, is de komst van
een Hipparcos catalogus alléén niet voldoende. Er is
eveneens een drastische verbetering in de waarnemings
precisie van optische richtingsmeting vanaf aarde nodig.
Helaas blijkt het ten gevolge van instrumentele en at
mosferische beperkingen onmogelijk om op aarde te be
schikken over de volledige Hipparcos precisie [Van Daa-
len Van der Marei, 1986]. De waarnemingsprecisie in
observatoria is momenteel 70-100 milliboogseconden.
Voor geodetische metingen is dit iets slechter, namelijk
300-700 milliboogseconden. Volgens sommigen is uit
eindelijk, met veel moeite, misschien 10-20 milliboog
seconden haalbaar; dit is altijd nog een orde minder dan
de Hipparcos catalogus. Voorlopig is er dan ook géén
terugkeer van de optische astronomie in de geodesie te
verwachten.
Gelukkig kunnen we deze discussie toch nog met een
aantal lichtpuntjes besluiten. Ten eerste, een interessan
te wetenschappelijke toepassing is de herberekening van
historische waarnemingsseries ten behoeve van studies
op het gebied van de aardrotatie en platentektoniek [Gro
ten, 1982]. Ten tweede, de sterposities zijn na Hipparcos
haast foutloos. Dit maakt bijvoorbeeld refractiestudies
mogelijk. In ieder geval is het een veilig idee, zeker in een
discipline waar systematische fouten vroeger een grote
rol hebben gespeeld. Daarmee vormt de Hipparcos cata
logus een formidabel referentiestelsel!
De belangrijkste bijdrage van Hipparcos aan de geodesie
en geodynamica betreft wellicht de unificatie van referen
tiesystemen. Dit behoeft enige verdere uitleg. We maken
hierbij gebruik van de terminologie voorgesteld door
Kovalevsky en Mueller; zie bijvoorbeeld [Mueller, 1985].
Referentiestelsels worden in het algemeen gebruikt voor
het beschrijven van de positie en de beweging van objec
ten op aarde (aardvast referentiestelsel) of in de ruimte
(buitenaards referentiestelsel). Een tweetal zaken speelt
hierbij een rol: ten eerste de definitie van het referentie
stelsel, en ten tweede de realisering hiervan.
De definitie legt het referentiesysteem vast; dit impliceert
de keuze voor een theorie die de beweging van objecten
in algemene termen beschrijft, liefst met zo min mogelijk
parameters.
Het referentiestelsel wordt gerealiseerd door enerzijds de
keuze van de juiste set parameters, die bijvoorbeeld kun
nen volgen uit waarnemingen aan planeet- of satelliet-
banen, en anderzijds een set van objecten met coördi
naten die de positie en individuele beweging van ieder
object beschrijven. De objecten maken het referentie
systeem toegankelijk voor metingen.
238
NGT GEODESIA 89 - 5
