地球的岁差和章动取决于地球的动力学扁率H,而扁率H又与地球位的二阶纬向系数J2密切相关。人造卫星的精确测量(Nerem等人,1993年; Cazenave等人,1995年)发现,这一系数有一个小的长期下降和季节性变化,在模拟岁差和章动时必须考虑到这一点,以便与目前VLBI测定地球方位参数的精度相一致。然而,这些J2变化的理论模型中的巨大不确定性(例如,观测到的长期趋势的最近变化)是岁差章动模型精度有限的最重要原因之一(Williams 1994; Capitaine et al. 2003)。本文研究了利用空间大地测量技术观测到的J2的变化如何影响岁差和章动的理论表达式。利用1985 - 2002年几颗人造卫星精密定轨的J2时间序列,分析了H的常数、长期和周期分量对J2的影响,并讨论了考虑观测变化的最佳方法。我们的结论是,虽然一个现实的估计J2率必须依赖于不仅在有限的时间内空间大地测量观测,但也对其他类型的观测,在J2的周期性变化的监测可用于预测的影响,对周期的岁差章动运动的一部分。
英文摘要:
Precession and nutation of the Earth depend on the Earth's dynamical flattening, H, which is closely related to the second degree zonal coefficient, J2 of the geopotential. A small secular decrease as well as seasonal variations of this coefficient have been detected by precise measurements of artificial satellites (Nerem et al. 1993; Cazenave et al. 1995) which have to be taken into account for modelling precession and nutation at a microarcsecond accuracy in order to be in agreement with the accuracy of current VLBI determinations of the Earth orientation parameters. However, the large uncertainties in the theoretical models for these J2 variations (for example a recent change in the observed secular trend) is one of the most important causes of why the accuracy of the precession-nutation models is limited (Williams 1994; Capitaine et al. 2003). We have investigated in this paper how the use of the variations of J2 observed by space geodetic techniques can influence the theoretical expressions for precession and nutation. We have used time series of J2 obtained by the "Groupe de Recherches en Géodésie spatiale" (GRGS) from the precise orbit determination of several artificial satellites from 1985 to 2002 to evaluate the effect of the corresponding constant, secular and periodic parts of H and we have discussed the best way of taking the observed variations into account. We have concluded that, although a realistic estimation of the J2 rate must rely not only on space geodetic observations over a limited period but also on other kinds of observations, the monitoring of periodic variations in J2 could be used for predicting the effects on the periodic part of the precession-nutation motion.
Secular variability, geodetic precession and moment of inertia of binary pulsars
越来越多的双星表现出明显的长期变化,其中测得的投影半长轴$\dot{x}^{obs}$和轨道周期一阶导数$\dot{P}_{b}^{obs}$比广义相对论(GR)的预测值大几个数量级。本文指出,大地岁差引起的轨道效应可以解释双星中的$\dot{x}$和$\dot{P}_{b}$。此外,利用该模型还可以自动估计脉冲星及其伴星的自旋角动量的大小,从而估计脉冲星的转动惯量($10^{44}$ g cm $^2$到$10^{45}$ g cm $^2$),与理论预测符合得很好.换句话说,脉冲星定时测量中的污染(以$\dot{x}$和$\dot{P}_{b}$表示的残差)可能是由大地岁差引起的,这是我们一直在寻找的一种有趣的引力效应。
Analysis and comparison of precise long-term nutation series, strictly determined with OCCAM 6.1 VLBI software
由Véronique Dehant领导的IAU/IUGG“非刚性地球章动”工作组因其为地球岁差和章动开发新模型的工作而获得2003年欧洲笛卡尔奖。该模型(MHB 2000,Mathews等人,2002年)在2000年曼彻斯特大会期间被IAU(国际天文学联合会)采用。它是基于(i)由于VLBI技术对岁差模型的某些改进(相对于Lieske等人1977年的前一个),和(ii)一个非常精确的章动模型,接近观测。有了这个奖,笛卡尔章动项目可以为国际科学家提供一些赠款,用于进一步改进岁差章动地球模型。在IGG(Institute of Geodesy and Geophysics),我们利用OCCAM 6.1 VLBI分析软件和现有的最佳数据和模型,重新分析了整个VLBI时段(从1985年到2005年)的地球定向参数(EOP)。在本文中,我们提出的EOP和更特别的章动系列所获得的结果。我们将其与其他IVS分析中心的结果以及分析协调员的IVS合并EOP系列进行比较。除了极运动坐标相对于其他坐标发生了位移,我们在这里讨论的是,这些级数是一致的。最后,我们分析章动系列的框架内的自由核心章动(FCN)的研究和建模。
Variation of dispersion measure: evidence of geodetic precession of binary pulsars
在一些双星中观测到色散测度的变化,这种变化不能用地球与脉冲星之间的星际介质湍流(ISM)等传播效应来解释。本文对脉冲双星系统轨道面的大地岁差现象提供了另一种解释。动态模型自然可以避免传播解释的困难。此外,还可以通过数值拟合双星系统DM变化所代表的附加时间延迟,从而得到双星系统的一些重要参数,可以得到转子的转动惯量,$I_1=(2.0\pm0.6)\times 10^{45}$ g cm $^{2}$。动力学效应消除了额外的时间延迟,这意味着这些双星和地球之间的ISM也可能是稳定的,就像其他一些双星一样。