¿En qué dirección va el eje x del ECI el 1.1.2000 a las 12:00 (J2000) y dónde está el meridiano de 0 grados?

Actualmente me estoy perdiendo un poco en los marcos de referencia y los sistemas de coordenadas. Desde mi punto de vista, actualmente estoy en el marco de ICRS. Sé que el ECI desde mi punto solo se mueve pero no gira, por lo tanto, sus ejes x, y, z siempre apuntan en la misma dirección. Sé que en el equinoccio vernal digamos 2021.3.20 a las 9:43 el sol está directamente sobre el ecuador. Y en esa fecha y hora, el eje z del ECI gira -23,43653 grados alrededor de la línea entre la tierra y el sol.

Posición de la Tierra en 2021.3.20 9:43 en ICRS

x -1.003059603498145 * ES

y = 0.0104425511782964 * UA

z = 0.0001246952057660868 AU

Aún así, el equinoccio vernal no define la dirección del eje x del ECI, solo sé que es de 90 grados con respecto al eje z.

Ahora necesito el marco J2000:

x -0.17566 * ES

y = 0.96599 * UA

z = 0.00020 * UA

aquí el eje x del marco ECI se define como "El eje x está alineado con el equinoccio medio" wiki y asumo que en J2000 el eje x del marco ECEF y ECI son idénticos. Por lo tanto, el eje x de ECI y ECEF en J2000 está alineado con el CG terrestre y un punto en la superficie terrestre un poco al sur de Nigeria (0 grados lat/lon)

Ahora mi pregunta, ¿qué significa exactamente el "equinoccio medio"? No puedo encontrar ninguna definición de eso. ¿Significa el punto donde la tierra está en promedio en el ICRS en el equinoccio vernal? ¿Es paralelo al eje x en el equinoccio vernal? Pero si es así, ¿dónde está el eje x en el equinoccio vernal?

Revisé esta simulación de órbita y aquí parece que el eje x en J2000 de ECI y ECEF apunta en la dirección del sol, pero algunos grados por encima. ¿Significa que la trayectoria del eje x en el plano orbital apunta al sol? ¿Podría usar esto como la definición adicional del sistema de coordenadas ECI para el equinoccio vernal de 2021?

EDITAR Comentario Mármol orgánico:

"En astronomía, un equinoccio es cualquiera de los dos lugares en la esfera celeste en el que la eclíptica se cruza con el ecuador celeste". Ya he leído este artículo. Pero todavía no estoy 100% seguro. Según tengo entendido, hice dos dibujos que indican la "dirección" del equinoccio en J2000 y el equinoccio vernal.equinoccio de primavera

J2000

Si estos dibujos son correctos, entonces el eje x de ECI va hacia la "derecha" (en relación con la vista en las imágenes). Por lo tanto, el eje x siempre debe alinearse con la dirección del equinoccio (además de su movimiento de precesión y nutación). Y mi suposición de que en J2000 ECI y ECEF el eje x son colineales es incorrecta.

¿Es correcto que, bajo la simplificación, que el eje z del ECEF y el ECI son colineales, la rotación de los ECEF en relación con el sol solo depende del tiempo y la velocidad de rotación de la tierra? En caso afirmativo, ¿dónde podría encontrar la rotación alrededor del eje z entre ECI y ECED en J2000?

Parece bien explicado aquí en.wikipedia.org/wiki/Equinox_(celestial_coordinates) El equinoccio medio se define allí. Después de leerlo, ¿tienes más preguntas?
Agregué una sección a mi pregunta, ¡gracias por su rápida respuesta!

Respuestas (1)

ingrese la descripción de la imagen aquíEl eje x de ECI se define como apuntando hacia la intersección entre el plano ecuatorial de la Tierra y el plano de la eclíptica, que se muestra en la captura de pantalla aquí. La línea roja que cruza el cielo es la eclíptica y la cuadrícula azul es la esfera celeste (a veces también llamada cuadrícula ecuatorial). Entonces puede ver aquí que la flecha roja etiquetada como "J2000: X" apunta a esa intersección el 1 de enero de 2000 a las 12:00:00. Este marco está fijo por inercia, por lo que debe definirse como un tiempo específico, ya que el eje de giro de la Tierra no está fijo por inercia (lo que también significa que el plano ecuatorial de la Tierra no está fijo por inercia). El eje X de ECEF no está alineado con el eje X de ECI en la época J2000.

Según una búsqueda rápida en Google, el equinoccio de primavera en el año 2000 fue el 19 de marzo a las 23:35, que se muestra aquí, donde se alinean el eje X de ECI y los vectores solares. en algún lugar alrededor de 12 horas más tarde, el eje X de ECEF también estaría alineado con los otros 2 vectores:ingrese la descripción de la imagen aquí

Qué tan exactos están alineados estos vectores / necesita que sean depende de su aplicación. Como dijiste, podrías hacer la suposición simplificada de que los ejes Z de ECI y ECEF siempre están alineados, por lo que podrías encontrar ECEF como una función del tiempo mediante una simple rotación del eje z. Pero dado que el vector de espín de la Tierra no es fijo por inercia, con el tiempo su modelo se volvería cada vez más inexacto. Así es como se ven los 2 ejes z 100 años después:ingrese la descripción de la imagen aquí

Si está interesado en obtener más información sobre las definiciones de marco ECI y ECEF, la documentación SPICE de JPL tiene buenas fuentes. Aquí hay 3:

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/toolkit_docs/Tutorials/pdf/individual_docs/23_lunar-earth_pck-fk.pdf

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/toolkit_docs/Tutorials/pdf/individual_docs/17_frames_and_coordinate_systems.pdf

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/generic_kernels/pck/pck00010.tpc

También tenga en cuenta que los marcos ICRF y ECI son casi idénticos (menos de 0,1 segundos de arco, según los marcos y los sistemas de coordenadas pdf vinculados anteriormente), y se consideran el mismo marco en SPICE.

Honestamente, no estoy seguro de cuáles fueron sus preguntas aquí, pero creo que estas imágenes y fuentes ayudarán.

Editar: pregunta de equinoccio medio Creo que la parte "media" de eso es un poco engañosa. Según tengo entendido, la definición dada anteriormente es a lo que se refieren como equinoccio medio, pero use la palabra medio porque está oscilando, por lo que después de un tiempo en el futuro volverá a ese punto. El marco ECI también tiene algunos nombres diferentes: en SPICE, se lo conoce simplemente como J2000. También se conoce como EME2000 (Earth Mean Equator). Y de nuevo, ICRF básicamente coincide con ECI.

Además, está el marco eclipticJ2000 (en SPICE se llama ECLIPJ2000), que a veces también se llama EMO2000 (órbita media de la Tierra).

¡Gracias, esa fue una excelente respuesta y me ayudó mucho! Tengo una última pregunta adicional. ¿Hay una fecha o marco exacto donde se alinean los ejes X de ECEF y ECI? Usted mencionó alrededor de las 12 horas después del equinoccio vernal, pero ¿es posible encontrar un tiempo más preciso? Actualmente estoy trabajando en un pequeño proyecto de hobby para visualizar nuestro satélite universitario en 3D en el espacio y, por lo tanto, debe ser algo preciso en unos 50 años. Y me gustaría agregar la rotación precisa de la Tierra, pero no sé como un marco inicial desde el cual pueda integrar la rotación zu.
Explico cómo calcular el marco ECEF usando SPICE en esta pregunta: space.stackexchange.com/questions/51068/… Además, el eje x de ECI y ECEF se alineará aproximadamente cada día sideral, por lo que puede trazar el ángulo entre los 2 vectores durante un período de 24 horas y el mínimo de ese gráfico será donde estén más alineados
Acabo de revisar cosmographia, ¿cómo habilitó el eje visible?
Al hacer clic con el botón derecho en un objeto (como la Tierra), se mostrarán varias opciones, incluida la visualización de marcos de referencia
¿En qué dirección va el eje x del ECI el 1.1.2000 a las 12:00 (J2000) y dónde está el meridiano de 0 grados?
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