Wie wird der Raum abgebildet?

Hier auf der Erde haben wir vier Himmelsrichtungen (Osten, Westen, Norden, Süden). Wir haben Erdkarten, die unseren genauen Standort von jedem anderen Ort in der 2D-Ebene zeigen. Aber im Weltraum sind Planeten und Sterne dreidimensional, wie können wir also sagen, dass sich ein bestimmter Planet an „diesem“ Ort im Weltraum befindet. Wenn wir eine 3D-Geometrie verwenden, die aus X-, Y- und Z-Achsen besteht, wo ist dann das angenommene Zentrum dieses Modells? Hier auf der Erde können wir sagen, dass Kanada „Norden“ der USA ist, wie sagen wir, dass die Erde „****“ vom Mars ist?

Es gibt viele, sehr viele Richtungssysteme in 3D.
Um fair zu sein, selbst die Erdkartierung ist aufgrund von Krümmung und Polen nicht trivial. Die dreidimensionale Erdoberfläche muss „ausgepackt“ und auf eine Ebene projiziert werden, um diese 2D-Karten zu erstellen, und es gibt eine Vielzahl von Projektionen, die für verschiedene Zwecke verwendet werden.
Es könnte bei dieser Frage erwähnenswert sein, dass Kanadas Position relativ zur Erde konstant ist, während sich die Position der Erde relativ zum Mars ändern wird. Ohne jegliche Erfahrung auf diesem Gebiet könnte ich mir ein Top-Down-Modell des Sonnensystems mit der Erde bei 0 Grad vorstellen und sagen, dass die aktuelle Position des Mars einen Winkel von 120 Grad bildet, wobei die Sonne der Scheitelpunkt ist. Dies wird unendlich komplizierter, wenn Sie anfangen zu sagen, dass die Milchstraße in einem 15-Grad-Winkel zur Andromeda steht, wobei das SMBH im Zentrum der Galaxie den Winkel bildet.
Es gibt unendlich viele Richtungen in einem 3D-System.
@Sidney Canadas Position relativ zur Erde ist nur bis zu einem gewissen Grad an Fehler konstant. Die Plattentektonik macht die Dinge mäßig interessant, wenn Sie wirklich hohe Präzision oder über wirklich lange Zeiträume benötigen.

Antworten (2)

Es gibt viele verschiedene Koordinatensysteme (X-, Y-, Z-Achsen, wie Sie sich darauf beziehen). Der Erdmittelpunkt wird oft als Ursprung "Mittelpunkt" des Koordinatensystems verwendet, zumindest für Berechnungen, die den Raum in der Nähe der Erde betreffen. Es gibt auch viele solcher erdzentrierten Koordinatensysteme. Im Space-Shuttle-Programm haben wir oft das "Mean of 50"- und das "J2000"-Inertialsystem verwendet. Sie sind in diesem Artikel gut beschrieben .

Obwohl ich keine persönliche Erfahrung damit habe, stelle ich mir vor, dass es für Planetenberechnungen sonnenzentrierte Koordinatensysteme gibt, und eines für jeden Planeten, für den die Leute solche Dinge berechnen möchten.

Um den letzten Teil Ihrer Frage zu beantworten, wird eine Terminologie wie "Erde nördlich des Mars" nur informell verwendet und würde einige Definitionen im Voraus erfordern, um sinnvoll zu sein.

Geozentrik lebt, um einen anderen Tag zu sehen!
@Panzercrisis Ich war sehr amüsiert festzustellen, dass auf dem Simulator, an dem ich gearbeitet habe, die Positionen von Sonne und Planeten tatsächlich auf diese Weise berechnet wurden.

Die Antwort von @OrganicMarble fasst die Situation wirklich gut zusammen! Ich werde diese zusätzlichen Informationen hier nur hinzufügen, weil sie nicht in einen Kommentar passen.

Die Dokumentation von Skyfield diskutiert die baryzentrische Position - dh die Position der Dinge in Bezug auf den Massenmittelpunkt des Sonnensystems, der ungefähr auf der Sonne liegt, obwohl sich die Sonne ein wenig bewegt, weil Jupiter und in geringerem Maße Saturn so schwer sind auch.

Ich mag diese Software sehr, weil sie Ihnen eine sehr einfache Python-Schnittstelle bietet, um auf einige sehr komplizierte Dinge zuzugreifen. In wenigen Zeilen können wir die (X, Y, Z) Position von Erde und Mars genau in dem Moment abrufen, in dem @OrganicMarble die Antwort gepostet hat, und dann auch einige andere nützliche Dinge.

Zeitstempel der Antwort

Aber zuerst (vor den eigentlichen X-, Y-, Z-Positionen) ist hier eine Karikatur der baryzentrischen Koordinaten. Der Ursprung liegt im Massenzentrum des Sonnensystems, und die Z-Achse zeigt dorthin, wo die Erdachse in einem Moment zeigte (sie driftet langsam, also haben sie sie eingefroren).

Karikatur baryzentrischer Koordinaten

from skyfield.api import load, JulianDate

data = load('de421.bsp')

earth = data['earth']
mars  = data['mars']

jd = JulianDate(utc=(2016, 4, 7, 12, 19, 52))  # Timestamp of Organic Marble's answer

ep = earth.at(jd).position.km
mp = mars.at(jd).position.km

print "Earth: ", ep   # (X, Y, Z) of Earth at the moment Organic Marble posted the answer!
print "Mars:  ", mp   # ditto for Mars

    Earth:  array([ -1.41969644e+08,  -4.19228367e+07,  -1.81995394e+07])
    Mars:   array([ -1.83099445e+08,  -1.36301780e+08,  -5.75942828e+07])


print earth.at(jd).observe(mars).radec()  # corrected for 6 minute delay of the light from Mars
    (<Angle 16h 25m 47.63s>, <Angle -20deg 56' 19.3">, <Distance 0.736829 au>)

print earth.at(jd).observe(mars).apparent().radec()  # corrected abberation and gravitational delfection of light
    (<Angle 16h 25m 48.53s>, <Angle -20deg 56' 21.5">, <Distance 0.736829 au>)


Houston = earth.topos(29.76, -95.38, elevation_m = 13)


print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().radec() # now R.A. and Dec from Houston, not center of Earth
    (<Angle 16h 25m 48.08s>, <Angle -20deg 56' 29.9">, <Distance 0.73681 au>)

print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().altaz() # almost 27 degrees above the horizon
    (<Angle 26deg 49' 51.8">, <Angle 221deg 17' 44.6">, <Distance 0.73681 au>)

print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().altaz('standard') # corrected for refraction - standard atmosphere
    (<Angle 26deg 51' 48.9">, <Angle 221deg 17' 44.6">, <Distance 0.73681 au>)
Wie wird der Raum abgebildet?
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