Gli Algoritmi della Libreria SOFA
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1. Introduzione

I nuovi modelli IAU2000 di precessione-nutazione e di rotazione terrestre offrono agli studiosi di meccanica celeste la possibilità di calcolare ogni parametro con un elevatissimo grado di accuratezza. Infatti, rispetto ai predecessori, essi usano un numero maggiore di termini algebrici (a volte migliaia) ma costringono ad affrontare delle ′complicazioni′ che prima venivano trascurate essendo chiaramente sotto i limiti di precisione ammessi. Queste considerazioni rendono particolarmente attrattivo il software IAU-SOFA, i cui algoritmi offrono una completa accuratezza e una facilità impressionante di applicazioni per l'uso quotidiano. Le complicazioni di cui si parlava sopra vengono superate con l'uso di 161 Subroutine Standard, pubblicate gratuitamente su internet dall'IAU e scritte nel classico linguaggio FORTRAN 77.

Lo scopo di questo lavoro è appunto quello di presentare, in italiano, il maggior numero possibile di listati Fortran da usare per gli accuratissimi calcoli richiesti dai nuovi modelli astrodinamici.

1.1. Eclittica ed Equinozio ′declassati′

Una dirompente caratteristica dei modelli IAU 2000 è che eclittica ed equinozio NON hanno più lo ′status′ predominate di inizio delle coordinate celesti (punto-zero in ascensione retta). La nuova origine è infatti un punto dell'equatore celeste vicino alla sua intersezione con il primo meridiano ICRS, ma definita cinematicamente. Con questa nuova origine il Tempo Siderale Apparente di Greenwich viene sostituito dall'Angolo di Rotazione Terrestre (Earth Rotation Angle), che è linermente correlato con il tempo universale UT1.

In pratica è come se eclittica ed equinozio fossero stati declassati

1.2. Precisioni al micro-secondo d'arco

Sebbene il nuovo ′approccio′ offra tantissimi vantaggi, a partire dalla netta separazione tra l'orientamento del Polo Terrestre e la rotazione della Terra, esso è sufficientemente differente dal modello esistente ′equinox-based′, al punto tale che molti studiosi sono riluttanti ad effettuare il passaggio dall'uno all'altro sistema. Le routine SOFA forniscono comunque un elevato grado di precisione sia per il classico metodo fondato sull'equinozio che per il nuovo approccio.

Il nuovo sistema garantisce, con le routine SOFA, un'accuratezza di calcolo al micro-secondo d'arco.

1.3. Teoria P03 sulla Precessione

La ventiseiesima assemblea generale dell'IAU, che si è svolta a Praga nell'agosto del 2006, ha adottato i criteri di calcolo della teoria P03 (IAU 2006 - Resolution B1), che sostituirà il modello IAU2000A di una precedente risoluzione e diventerà operativa a partire dal 1° gennaio 2009.

Due sono i documenti di riferimento di questa teoria, redatta a quattro mani dagli scienziati Nicole Capitaine, francese, dell'Osservatorio di Parigi e Patrick Wallace, inglese, del Rutherford Appleton Laboratory. Ad essi va la mia grande riconoscenza per la disponibilità nel fornirmi i loro lavori e nel seguire la mia corrispondenza email (Patrick) riguardante molte applicazioni della teoria P3, scritte in Fortran 77 e, di recente, in Fortran 90.

Il primo paper è intitolato 'High precision methods for locating the celestial intermediate pole and origin' ed è stato pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics nel 2006, A&A 450, 855-872, mentre il secondo lavoro, successivo al primo e con un'interessante appendice riguardante alcune applicazioni numeriche, si chiama “Precession-nutation procedures consistent with IAU 2006 resolutions”, A&A 459, 981-985 (2006). Gli abstract di entrambi possono essere consultati sul sito della rivista a questo link, mentre per avere disponibili gratuitamente i due lavori bisogna aspettare la liberalizzazione del copyright da parte di Astronomy & Astrophysics, presumibilmente verso la fine del 2009.

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