Astrometrija ilipoložajna (pozicijska) astronomija (odnosnosferna astronomija u širem smislu) je granaastronomije koja se bavi mjerenjem položajanebeskih tijela (svemirskih tijela nanebeskoj sferi). Radi toga razrađujemjerne metode i istražuje vlastitagibanja tijela,precesiju i astronomskunutaciju, zbog kojih se mijenjaju položaji nebeskih tijela u tijeku vremena. Obuhvaća sfernu astrometriju u užem smislu, mjerenjevremena, geodetsku, geofizičku, fundamentalnu (meridijansku), ekvatorijalnu i astrografsku astrometriju te radioastrometriju, a svaka od njih upotrebljava za to namijenjeneteleskope.
Osnovni astronomski instrument jeteleskop, koji se pokreće u dvije međusobno okomiteravnine. Za određivanje smjerova u tim ravninama služekutomjeri. Samdalekozor ima zadaću da olakša viziranje nebeskog tijela. Prije pronalaska teleskopa u tu su svrhu služile vizirne linije, koje su bile izvedene čisto mehanički. Osi, oko kojih se teleskop pokreće i ravnine u kojima se pokreće, postavljaju se ili u sistemuhorizontskog koordinatnog sustava, ili u sistemunebeskog ekvatorskog koordinatnog sustava. U prvom slučaju postavljanje teleskopa jealtazimutsko, u drugom slučajuekvatorsko iliparalaktičko. U astrometriji astronomski instrumenti primjenjuju altazimutnu ugradnju. Za mjerenje horizontskih koordinata koristi seteodolit, kao manji prijenosni instrument, i veći,univerzalni instrument.Pasažni instrument postavljen je u ravninunebeskog meridijana i specijaliziran je za mjerenje vremena ikutne visinezvijezde; njime se zapažaju zvijezde pri prolasku kroz nebeski meridijan. Ista mjerenja obavlja, ali je preciznije izveden,meridijanski krug; njegovi se mjerni podaci primjenjuju za nalaženje koordinata nebeskih tijela u ekvatorskom sustavu,deklinacija irektascenzija. Mjerenjimazenitnih daljina zvijezda namijenjen jezenitni teleskop (horizontski koordinatni sustav). Kao prijenosni mjerni instrument za mjerenje visina nekih sjajnih tijela, prvenstvenoSunca, upotrebljava sesekstant.
Teleskop uekvatorskoj ugradnji ima krugdeklinacija i krugrektascenzija. Kutomjeri na tim krugovima prvenstveno služe zato da se teleskop lakše usmjeri u zvijezdu dane deklinacije i rektascenzije. Ta je ugradnja neposredno prilagođena praćenju dnevnog kretanja nebeske sfere. Satni mehanizam pokreće teleskop s porastomsatnog kuta zvijezde, a deklinacija optičke osidalekozora je stalna.[3]
Određivanje zemljopisne širine mjesta i deklinacija zvijezda
Kutna visina sjevernognebeskog pola jednaka jezemljopisnoj širini mjesta u kojem se nalazimo. Kada bi se u sjevernom nebeskom polu nalazila nekaPolarna zvijezda, a time točka pola bila neposredno vidljiva, tada bi se zemljopisna širina mogla odrediti na najjednostavniji način, mjerenjem kutne visine nebeskog pola. Najbliža sjajna zvijezda,Sjevernjača, odmaknuta je ipak od sjevernog nebeskog pola gotovo za 1°, pa se mjerenjem njezine kutne visine dobiva samo približna vrijednost zemljopisne širine.
Točniji postupak temelji se na usporedbi kutne visine nekecirkumpolarne zvijezde u njezinojdonjoj i gornjoj kulminaciji. Zvijezde obilaze oko Zemljine osi vrtnje pokružnicama, pa će njihova najveća, a i najmanja kutna visina ovisiti o položaju nebeskog pola iznadobzora, a time i o zemljopisnoj širini. Ako promotrimo dnevnu kružnicuzvijezde koja postiže gornju konjukciju sjeverno odzenita (rezultat razmatranja je drukčiji za zvijezdu koja gornju kulminaciju postiže južno od zenita), zaključujemo da je zemljopisna širina jednaka srednjoj vrijednosti kutnih visinah zvijezde u času njene gornje i donje kulminacije:
φ = (hG + hD) / 2
Dva mjerenja jedne zvijezde, u trenucima kulminacije, vode mjerenju zemljopisne širine. Mjerenje zemljopisne širine nije stvar prošlosti, i ne vodi se samo pri osnivanjuzvjezdarnica, već se na tim mjerenjima zasnivaju i postupcigeodezije, i istraživanja oblikaZemlje, i vladanjeZemljine osi vrtnje. Nađeno je tako da se Zemljini polovi neprestano pomiču u odnosu na površinu Zemlje, na njezino tlo, i to po desetak metara godišnje, po krivulji koja nalikujespirali.
Kutna visina zvijezde u donjoj i gornjoj kulminaciji ovisi o još jednoj veličini, a to jedeklinacija zvijezde. Jednostavnim računskim postupkom nalazimo deklinaciju zvijezde:
δ = 90° - (hG - hD) / 2
tako se u načelu s dva mjerenja kutne visine zvijezde unebeskom meridijanu određuje deklinacija zvijezde. Poznavanje deklinacija zvijezda znači ujedno da se poznaje i položajnebeskog ekvatora. Taj se položaj zatim utvrđuje na kutomjeru instrumenta. Tek tada se mogu određivati i deklinacije onih zvijezda koje se opažaju samo u gornjoj kulminaciji, dok im je donja kulminacija ispod obzora. Jedno od takvih tijela jeSunce. Važan zadatak astrometrije je određivanje deklinacije Sunca.
Mjesta koja se nalaze na istommeridijanu imaju isto mjesno vrijeme. Razlika dvaju mjesnih vremena jednaka je razlicizemljopisnih dužina, izraženih uvremenskoj mjeri. Zato se određivanje zemljopisne dužine svodi na određivanje razlike vremena. Vrijeme koje se upotrebava može biti iSunčevo izvjezdano vrijeme. Pomoću Sunca najjednostavnije se zemljopisne dužine određuju tako da se opaža prolazak Sunca kroznebeski meridijan.
Mjerenja zemljopisne dužine provode se i opažanjem zvijezda s poznatim koordinatama. Opažanje zvijezde vodi određivanju zvjezdanog vremena. Na primjer, ako zvijezda prolazi meridijanom, njezina je rektanscenzija upravo jednaka mjesnom zvjezdanom vremenuS. Istog časa ugriničkom meridijanu zvjezdano vrijeme jeSo. Zamislimo li da jeproljetna točka prošla i naš meridijan i grinički, osvjedoćujemo se da je naše zvjezdano vrijemestarije od vremena uGreenwichu. Razlika je upravo jednaka zemljopisnoj dužini:
λ = S – So
Istočne zemljopisne dužine su pozitivne. Zvjezdano vrijeme u Greenwichu saznaje se bilježenjemkoordiniranog svjetskog vremena UTC u času motrenja. Naime, podaci o odnosu svjetskog vremena i zvjezdanog vremena za isti meridijan objavljuje se za svaku godinu u astronomskim kalendarima.