Международная служба вращения Земли и систем отсчёта
Междунаро́дная слу́жба враще́ния Земли́ и систе́м отсчёта (Международная служба вращения Земли, МСВЗ; англ. International Earth Rotation Service, International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS), международная служба, отслеживающая изменения параметров вращения Земли. МСВЗ является преемницей Международной службы широты (МСШ), функционировавшей в 1899–1962 гг., и Международной службы движения полюса (МСДП, 1962–1987). Деятельность МСВЗ регламентируется резолюциями Генеральных ассамблей Международного астрономического союза. В работе МСВЗ участвуют астрономические обсерватории разных стран мира (от 5 обсерваторий в период действия МСШ до сотен в начале 21 в.).
Во 2-й половине 19 в. в Парижской обсерватории, Гринвичской обсерватории, Главной астрономической обсерватории в Пулково, Военно-морской обсерватории США появились высококачественные астрономические инструменты для наблюдения прохождений звёзд через небесный меридиан с точными измерениями моментов времени и небесных координат. Продолжительные наблюдения позволили С. Чандлеру обнаружить изменения широты места наблюдения, связанные с изменением положения географического полюса. Первая его публикация относится к 1891 г. (Chandler. 1891). Изменяемость широт Чандлер интерпретировал как следствие обращения полюса Земли относительно её главной оси инерции с периодами около 1,2 и 1,0 года. В 1892 г. С. Ньюком объяснил «чандлеровское» колебание широты влиянием упругости Земли. Он же предположил, что движение полюса не может быть определено из теоретических соображений, что и послужило поводом для организации регулярных наблюдений за изменениями широт. К 1892 г. в серии работ Чандлер проследил колебания широт по результатам наблюдений многих обсерваторий более чем за 150 лет.
Широтная станция в Юкайе (США) – одна из пяти первых станций Международной службы широты. 1908. Мемориальная библиотека Хайдена, Ситрес-колледж (штат Калифорния, США).В 1895 г. на Берлинской геофизической конференции было принято решение о создании Международной службы широты. На конференции 1898 г. в Штутгарте это решение было реализовано. Международная служба широты была создана и выбрана международная параллель +39° 08′, на которой были построены 4 широтные станции: в г. Мицудзава (ныне г. Осю, префектура Ивате, Япония), Карлофорте (Италия), Гейтерсберг и Юкайа (США). Позже была построена широтная станция в г. Чарджуй (Российская империя, ныне Туркменистан), разрушенная во время Гражданской войны, а в 1928 г. – новая международная широтная станция в посёлке Китаб (СССР, ныне Узбекистан).
Немного позже после обнаружения изменения широт были обнаружены периодические смещения долгот и неравномерности во вращении Земли. Наблюдения изменений географических широт и долгот Земли на астрометрических телескопах продолжались фактически до середины 20 в. (на зенит-телескопах, фотографических зенитных трубах и др.).
Широтная станция в Гейтерсберге (США) – одна из первых станций Международной службы широты.В 1962 г. Международная служба широты получила название Международной службы движения полюса (МСДП), т. к. помимо изменения широт, были обнаружены также вариации скорости вращения Земли.
В конце 1960-х гг. наблюдения с помощью оптических астрометрических телескопов были впервые дополнены результатами радиотехнического слежения за навигационными спутниками системы Transit. Спустя ещё несколько лет – лазерной локацией Луны и лазерной локации искусственных спутников Земли (ИСЗ), а также наблюдениями космических радиоисточников методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ). Эта техника обладает более высокими точностями определения всемирного времени и параметров движения полюса.
Лазерный дальномер MOBLAS-4, используемый для лазерной локации искусственных спутников Земли. Гора Монумент-Пик (штат Калифорния, США).В рамках международной программы определения параметров вращения Земли в 1983 г. был проведён международный эксперимент MERIT (англ. Monitor Earth Rotation and Intercompare the Techniques of observations and analysis) с целью сравнения различных методов и средств наблюдения. Анализ полученных результатов показал необходимость объединения различных измерительных средств при организации наблюдений по определению параметров вращения Земли. С этой целью решением Международного астрономического союза и Международного геодезического и геофизического союза в 1987 г. была организована Международная служба вращения Земли и опорных систем координат (МСВЗ). Наблюдательной основой службы стали три типа наиболее перспективных средств наблюдения: РСДБ, лазерной локации Луны и лазерной локации ИСЗ. Особое место при оценке изменения параметров вращения Земли занимает метод РСДБ, который позволяет независимым способом построить небесную и земную системы отсчёта, а также определить их взаимную ориентацию.
Лазерный дальномер Немецкого центра исследований Земли в Потсдаме (GFZ Potsdam), используемый для лазерной локации искусственных спутников Земли в научных целях.По решению ХХIII Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза, с 1 января 1998 г. в качестве стандарта введена Международная небесная система отсчёта (ICRS). Реализация этой системы, построенная на наблюдениях внегалактических радиоисточников, получила название Международная небесная опорная система координат (ICRF). Она сменила прежнюю концепцию системы отсчёта, которая использовалась при построении классической системы астрометрических каталогов FK5. В 2003 г. в задачи МСВЗ дополнительно вошли построение и контроль ICRS и полным названием организации стало «Международная служба вращения Земли и систем отсчёта» (однако аббревиатура названия сохранилась в прежнем виде – МСВЗ). Преимущество системы ICRF-2014 заключается в наблюдении реперных (опорных) источников (в основном, квазаров), которые практически не имеют собственных движений. Другое преимущество новой системы в том, что она не зависит от нутационного и прецессионного движения Земли. МСВЗ проводит регулярный мониторинг источников излучений из списка ICRF для уточнения их параметров.
Кроме изучения поведения мгновенной оси вращения Земли в теле Земли и в пространстве, МСВЗ стала ответственна за поддержание шкалы всемирного времени и поддержание стандартных систем отсчёта – небесной (ICRS) и земной (Международная земная система отсчёта, ITRS).
Радиоинтерферометрический комплекс «Квазар-КВО». Три радиоастрономические обсерватории, разделённые большими расстояниями, соединены высокоскоростными волоконно-оптическими линиями связи с центром управления, сбора и обработки данных, расположенным в Санкт-Петербурге. Вместе они образуют радиоинтерферометр со сверхдлинной базой с эффективным диаметром «зеркала» более 4400 км.Военно-морская обсерватория США определяет угловую скорость вращения Земли, а также параметры прецессии и нутации Земли.
В Парижской обсерватории, главном центре МСВЗ, осуществляется полный сбор данных – международных рядов параметров вращения Земли, получаемых различными методами (лазерной локацией Луны, лазерной локацией ИСЗ, РСДБ, с помощью глобальной спутниковой системы навигации GPS и системы доплеровских наблюдений DORIS). К этим данным относятся: координаты земного полюса, изменения длительности суток, поправки ко всемирному времени, поправки к координатам полюса мира.
Международной службой вращения Земли и систем отсчёта выполняется анализ параметров вращения Земли, даётся их прогноз (Бюллетень A), вычисляются ежемесячные значения параметров вращения Земли (Бюллетень B), вычисляются и распространяются разности шкал времени (Бюллетень D) и даются сообщения о добавлении секунды в продолжительность суток (Бюллетень C).