Some comments about a recent paper on the measurement of the general relativistic Lense-Thirring effect in the gravitational field of the Earth with the laser-ranged LAGEOS and LAGEOS II satellites
本文对最近发表的关于地球引力场中广义相对论性Lense-Thirring测量的论文中所用的观测量作了一些评论。事实证明,除其他事项外,作者可能已经产生了一个乐观的评价的误差预算,因为低估了长期变化的影响,甚至纬向谐波的地球位。更现实的评估指出,在1-3sigma水平下,分别有15-45%的误差。
2004-10-29 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
How accurate is the cancelation of the first even zonal harmonic of the geopotential in the present and future LAGEOS-based Lense-Thirring tests?
用LAGEOS型激光测距卫星在地球引力场中进行或提出的广义相对论Lense-Thirring效应的实验,迄今所遵循的策略是消除由第一偶纬向谐波系数J_(?)2的多极展开的牛顿部分的地球引力位的适当设计的线性组合的手段,多个航天器的节点Ω。实际上,这种去除确实取决于所采用的组合的系数可以实际已知的精度。在LAGEOS和LAGEOS II的半长轴a上取2厘米量级的不确定度,在倾角I上取0.5毫角秒量级的不确定度,将其代入到目前为止所使用的节点组合的系数c_1的表达式中,得到的不确定度δc_1 = 1.30 10^-8。它给出了一个不完全抵消的J_2信号,其值为10.8毫角秒/年,相当于Lense-Thirring特征的23%。在倾角为10-30微弧秒量级时,δc_1=7.9 × 10^-9,这相当于每年6.5毫弧秒的未被抵消的J_2信号,也就是兰斯-蒂林信号的14%。对于未来的LAGEOS-LAGEOSII-LARES组合,如果系数为k_1和k_2,则α的不确定度和I的不确定度与以前一样,不确定度δk_1=1.1 × 10^-8,δk_2=2 × 10^-9;这意味着J_2的剩余组合岁差为每年14.7毫角秒,相当于兰斯-瑟林趋势的29%。在约10微弧秒的水平上,倾角的不抵消给出δk_1=5 × 10^-9,δk_2 = 2 × 10^-9;未抵消的J_2效应为7.9毫弧秒/年,即相对论…
2011-02-03 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
Some comments on the recent results about the measurement of the Lense-Thirring effect in the gravitational field of the Earth with the LAGEOS and LAGEOS II satellites
通过定量数值模拟,我们发现地球位势的偶次纬向谐波的长期变化对LAGEOS和LAGEOS II节点的Lense-Thirring效应的测量有\sim 14%的影响。因此,在使用第二代CHAMP的EIGEN 2地球重力模型进行的测试中,1-sigma总误差为51%,而Ciufolini声称为18%。
2005-06-01 astro-ph gr-qc physics.space-ph
LAGEOS-type Satellites in Critical Supplementary Orbit Configuration and the Lense-Thirring Effect Detection
本文定量地分析了LAGEOS型卫星在临界补充轨道构形(CSOC)中的概念,这种构形已被证明能在地面引力场中产生各种广义相对论检验所需的观测量,特别着重于Lense-Thirring效应的测量。
2003-05-20 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Conservative evaluation of the uncertainty in the LAGEOS-LAGEOS II Lense-Thirring test
我们处理的测试的广义相对论重力磁透镜-Thirring效应目前正在进行的地球的引力场的组合节点Ω的激光测距测地卫星LAGEOS和LAGEOS II。相对于Lense-Thirring特征,LAGEOS卫星轨道系统不确定性的最重要来源之一是由于地球重力位多极展开的偶纬向谐波系数J_L引起的偏差,该系数J_L解释了地球重力位周日自转的离心效应引起的地球重力位球形度的偏离。这里要解决的问题是:到目前为止发表的这种系统误差的评估是可靠的和现实的?答案是否定的。实际上,如果在不同的整体解中估计的偶环带之间的差ΔJ_L(EIGEN-GRACE 02 S、EIGEN-CG 03 C、GGM 02 S、GGM 03 S、ITG-Grace 02、ITG-Grace 03 s、JEM 01-RL 03 B、EGM 2008、AIUB-GRACE 01 S)被假定为不确定度δJ_L,而不是使用其或多或少校准的协方差σ_{J_L},结果表明,Lense-Thirring测量中的系统误差δμ比迄今为止公布的基于一次单独使用一个模型的σ的评估中的大约3至4倍,对于EIGEN-GRACE 02 S/ITG-GRACE 03 s对,总计高达37%。其他最近基于GRACE的模型之间的比较产生的偏差高达约25- 30%。J_4、J_6和J_8仍存在较大差异,而这正是LAGEOS/LAGOES II联合节点最敏感的地…
2009-03-30 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
The impact of the new Earth gravity models on the measurement of the Lense-Thirring effect
在本文中,我们使用,在一个初步的方式,最近发布的EIGEN 2地球重力模型,这是基于6个月的数据的CHAMP只,为了重新评估系统误差,由于错误的建模中的地球位的偶纬向谐波的LAGEOS-LAGEOS II Lense-Thirring实验涉及节点的LAGEOS卫星和近地点的LAGEOS II。GGM 01 C地球重力模型的第一个结果包括第一个GRACE数据是非常有前途的。
2004-02-05 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
An Assessment of the Systematic Uncertainty in Present and Future Tests of the Lense-Thirring Effect with Satellite Laser Ranging
本文介绍了在现有LAGEOS和LAGEOS II地面卫星以及最近批准的LARES航天器上应用卫星激光测距(SLR)技术测量Lense-Thirring效应的尝试。是迄今为止发表的对偶次带谐系数J_(?)L的多极扩张地球位势可靠和现实吗?我们的答案是否定的。事实上,如果在来自专用GRACE任务的不同地球重力场全局解中估计的偶数环带之间的差异Δ J_L被假设为不确定性Δ J_L,而不是使用它们的协方差sigmas sigma_JL,结果表明,Lense中的系统不确定度δμ,使用LAGEOS和LAGEOS II节点Omega进行的Thirring试验可能比迄今为止发表的评估结果大3至4倍($5-10%$),基于一次单独使用一个模型的sigma。第二个问题是是否可能使用不同的方法从LAGEOS类型的数据中提取相关的相对论特征。第三个问题是LAGEOS、LAGEOS II和LARES是否有可能达到1%的实际总精度,这三个卫星将于2009年11月用织女星火箭发射。LAGEOS和LAGEOS II的飞行高度约为6000公里,而LARES则可能位于1450公里的高度。因此,它将对比LAGEOS和LAGEOS II更均匀的地带敏感。他们的腐败的影响已被评估与标准的Kaula的方法高达度L=60,通过使用Delta J_L和sigma_JL;它原来,它可能是大到百分之几十。
2008-12-05 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
A critical analysis of a recent test of the Lense-Thirring effect with the LAGEOS satellites
我们讨论了目前的不确定性在最近发布的CHAMP和/或GRACE地球重力模型的LAGEOS卫星的节点的Lense-Thirring效应的测量的影响。还通过数值模拟和试验定量评估了偶纬向谐波长期变化Jdots的作用。虽然由于地球位的静态部分造成的系统误差范围从4%(EIGEN-GRACE 02 S)到9%(GGM 02 S),但Jdots的影响在11年内达到13%。在最近使用EIGEN-GRACE 02 S进行的测试中,这产生了19%的1-sigma总误差。
2006-07-07 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Earth tides and Lense-Thirring effect
广义相对论的透镜-瑟林效应可以通过检查LAGEOS和LAGEOS II的节点和LAGEOS II的近地点的轨道残差的适当组合来测量。固体潮和海洋固体潮影响参数的恢复,通过重力磁力占在合并的残差。因此,对固体和海洋地球潮汐对这些轨道要素引起的扰动进行了广泛的分析。它包括固体潮的l=2项和海潮的l= 2,3,4项。LAGEOS II的近地点对海洋潮汐谱的l=3部分非常敏感,与LAGEOS和LAGEOS II的节点相反。固体潮扰动的不确定性在0.4%~ 1.5%之间,主要由Love数k2引起,而海潮的不确定性在5%~ 15%之间。所获得的结果,以检查在一个初步的方式,潮汐成分的透镜,Thirring移位是敏感的。特别是它是测试,如果半分子18.6年纬向潮真的不影响组合残差。事实证明,如果在论文中计算出的精度水平上建模,l= 2,4 m=0以及在较小程度上l=3 m=0的潮汐扰动被抵消。
2001-05-22 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Tidal satellite perturbations and the Lense-Thirring effect
通过LAGEOS和LAGEOS II的节点和LAGEOS II的近地点的轨道残差的适当组合,可以测量微小的广义相对论性Lense-Thirring效应。除其他因素外,这一观测结果还受到地球固体潮汐和海洋潮汐的影响。它们引起长周期轨道扰动,在几年的观测周期内,可能会混淆感兴趣的重力磁场长期趋势的检测。在本文中,我们明确地计算最相关的潮汐扰动作用于LAGEOSs和评估其影响的检测的Lense-Thirring效应。目前的知识水平的固体和海洋潮汐使我们能够得出结论,他们对它的影响范围从近4%超过4年到不到2%超过7年。
2001-01-09 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
On the reliability of the so far performed tests for measuring the Lense-Thirring effect with the LAGEOS satellites
在本文中,我们将详细说明,执行的尝试,旨在检测的广义相对论的Lense-Thirring效应在地球的引力场与现有的LAGEOS卫星往往是在一个乐观的和误导的方式,这是不足以为这样一个重要的测试基础物理。例如,在一个示例中,在最近报道的利用LAGEOS卫星和第二代仅GRACE的EIGEN-GRACE 02 S地球重力模型的节点在11年的观测时间跨度上的重力磁移测量中,分别声称5-10%的总精度为1- 3 σ。我们将表明,相反,它可能是15-45%(1-3sigma),如果长期变化的影响,偶带谐波被认为是以及。
2005-05-15 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Towards a few-percent measurement of the Lense-Thirring effect with the LAGEOS and LAGEOS II satellites?
迄今为止,在地球引力场中测量广义相对论的Lense-Thirring效应的尝试是通过分析LAGEOS和LAGEOS II的节点Ω和LAGEOS II的近地点Ω的合适的无J_2-J_4组合来进行的。声称的总准确度为20- 30%,但根据一些科学家的说法,这可能是一个乐观的估计。系统误差的主要来源是地球引力位多极展开的偶纬向谐波系数J_l的错误模拟和特别困扰LAGEOS II近地点的非引力摄动,它们对拟议测量的影响难以可靠地评估。本文根据GRACE卫星新的第二代地球重力场初步模型,对LAGEOS和LAGEOS II节点建立的不同J_2自由观测量所能达到的精度进行了评估。根据仅基于GRACE的EIGEN-GRACE 02 S解决方案,可以获得由偶次带谐波引起的系统误差的4%的1-sigma上限。在不久的将来,有可能通过现有的LAGEOS卫星对Lense-Thirring效应进行可靠的测量,通过采用几年的时间跨度,精度达到百分之几。选择一个不太长的观测时间间隔将有助于减少未抵消偶次纬向谐波点J_4和J_6的长期变化的影响,因为这些变化的影响很难可靠地评估。
2004-09-06 gr-qc
Limitations in Testing the Lense-Thirring Effect with LAGEOS and the Newly Launched Geodetic Satellite LARES 2
该研究指出利用LAGEOS和LARES 2卫星检验Lense-Thirring效应时,因经典进动未完全抵消、轨道参数与地球角动量不确定性不足,无法达到宣称的0.2%精度,提出应通过建模联合估计参数实现可靠检验。
2023-04-28 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
Will the recently approved LARES mission be able to measure the Lense-Thirring effect at 1%?
LARES卫星将于2009年底用VEGA火箭发射,其声称的目标是对旋转地球的引力场中的广义相对论引力磁透镜-Thirring效应进行约1%的测量,在意大利航天局批准LARES卫星之后,对这一飞行任务能够达到的总体实际精度进行可靠评估至关重要。可观测的是现有的LAGEOS和LAGEOS II卫星的节点和LARES的节点的线性组合,能够抵消地球引力势的经典部分的多极展开的前两个偶纬向谐波系数的影响,这是系统误差的主要来源。LAGEOS和LAGEOS II的飞行高度约为6000公里,而LARES的飞行高度为1450公里。因此,它将对比LAGEOS和LAGEOS II更均匀的地带敏感。它们的破坏影响δμ已经通过使用标准Kaula方法(L=70)以及八个不同全球重力解的协方差矩阵的sigma来评估(EIGEN-GRACE02S、EIGEN-CG03C、GGM02S、GGM03S、JEM01-RL03B、ITG-Grace02s、ITG-Grace03、EGM2008)(GFZ,CSR,JPL,IGG,NGA)使用不同的技术从GRACE专用飞行任务的长数据集中提取数据。结果表明,δμ约为Lense-Thirring效应的100-1000%。为了将偏差限制在1- 10%左右,需要在确定高度均匀环带时提高2-3个数量级。
2008-12-18 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Advances in the measurement of the Lense-Thirring effect with Satellite Laser Ranging in the gravitational field of the Earth
在本章中,我们将讨论利用卫星激光测距(SLR)技术测量广义相对论重力磁透镜-瑟林效应的尝试,该技术应用于现有的LAGEOS和LAGEOS II陆地卫星以及最近批准的LARES。
2008-08-05 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Commentary to "LARES successfully launched in orbit: Satellite and mission description" by A. Paolozzi and I. Ciufolini
我们评论Paolozzi和Ciufolini最近的一篇论文中的一些陈述,其中涉及我们提出的关于在新发射的LARES卫星以及长期在轨的LAGEOS和LAGEOS II航天器上测试地球引力场中的广义相对论性Lense-Thirring效应时可获得的实际精度的某些评论。LARES的轨道构型不同于最初提议的LAGEOS-3。实际上,虽然后者本应发射到与LAGEOS相同的高度(即大约$h_{\rm L}=5890$ km),其轨道平面相对于LAGEOS的轨道平面($I_{\rm L}=110$ deg,$I_{\rm L3}=70$ deg)偏移了$180$ deg,但LARES目前的高度要小得多(大约$h_{\rm LR}=1440$ km),倾角($I_{\rm LR} = 69.5$ deg)略有不同。正如不同作者在文献中独立指出的那样,LARES-LAGEOS-LAGEOS II Lense-Thirring试验的总体精度可能不如\textcolor{black}{impacted},因为LARES的高度比Ciufolini \textit{et al.}声称的预期$\approx 1%$水平低,这是因为对低阶均匀纬向地球位势系数的敏感性增强,这些系数会引起与相对论性系数竞争的轨道进动。关于以前的测试进行的组合节点只有LAGEOS和LAGEOS II,最近出现在文献中的一个独立的分析…
2013-11-27 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
The impact of the orbital decay of the LAGEOS satellites on the frame-dragging tests
激光跟踪大地测量卫星LAGEOS、LAGEOS II和LARES目前除其他外用于测量旋转地球重力磁场中的广义相对论性Lense-Thirring效应,希望对爱因斯坦引力理论的这种预测提供比现有的预测更准确的检验。长期衰减$\dot a$的半长轴$a$的这种航天器,最近在一个独立的方式测量到$σ_{\dot a}\approx 0.1-0.01$ m yr $^{-1}$的精度水平,可能间接影响拟议的相对论实验,通过其与经典的轨道进动引起的地球的扁率$J_2$。\textcolor{black}{Indeed,}由于电流测量误差$σ_{\dot a}$引起的系统偏差与预期的相对论信号本身具有相同的数量级,甚至大于预期的相对论信号本身;此外,它随着分析的时间跨度$T$线性增长。\textcolor{black}{Therefore, the parameter-fitting algorithms must be properly updated in order to suitably cope with such a new source of systematic uncertainty. Otherwise,}在测量LAGEOS系列卫星的轨道衰减方面需要改进一到两个数量级,以便将这种系统不确定性的来源减少到Lense-Thirring特征的百分之几。
2015-10-29 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
The impact of the new Earth gravity model EIGEN-CG03C on the measurement of the Lense-Thirring effect with some existing Earth satellites
本文介绍了最新的CHAMP/GRACE/地面联合测量地球重力模型EIGEN-CG 03 C对现有地球人造卫星节点线性组合测量Lense-Thirring效应的影响。节点-节点LAGEOS-LAGEOS II组合的系统误差的1 σ上限为3.9%(EIGEN-GRACE 02 S为4%,EIGEN-CG 01 C为\sim 6%,GGM 02 S为\sim 9%),而仅节点LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason-1组合的系统误差的1 σ上限为1$%(EIGEN-GRACE 02 S为2%,EIGEN-CG 01 C为1.6%,GGM 02 S为2.7%)。
2005-10-02 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
A comment on "A test of general relativity using the LARES and LAGEOS satellites and a GRACE Earth gravity model", by I. Ciufolini et al
最近,Ciufolini等人通过分析绕地球轨道运行的LAGEOS、LAGEOS II、LARES大地测量卫星约3.5年的激光测距数据,报告了广义相对论重力磁Lense-Thirring效应的测试。通过使用基于GRACE的GGM 05 S地球全球重力模型和三颗卫星的节点$Ω$的线性组合,以消除地球引力势牛顿部分多极展开的前两个偶纬向谐波系数$J_2,~J_4$中误差的影响,他们声称Lense-Thirring引起的节点运动的总体精度为$5\%$。我们发现,分散在标称值的未取消的程度$\ell = 6,~8,~10$从最近的一些全球重力模型的甚至地带还没有允许达到明确和明确的预期$\approx 1\%$水平,被大到$\lesssim 15\%~(\ell=6),~6\%~(\ell=8),~36\%~(\ell=10)$的一些对模型。
2017-01-23 gr-qc physics.geo-ph physics.space-ph
How to reach a few percent level in determining the Lense-Thirring effect?
在本文中,我们讨论和比较了一个只有节点的LAGEOS-LAGEOS II组合和一个只有节点的LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason 1组合的Lense-Thirring效应的确定。采用了EIGEN-CG 01 C组合地球重力模型。第二种组合取消了前三个偶次带谐函数及其长期变化,但引入了Jason 1的非引力扰动。第一种组合对非保守力不太敏感,但对影响随时间线性增长的低次J 4和J6的未抵消偶次带谐波的长期变化敏感。
2004-11-05 astro-ph gr-qc
Constraining spacetime torsion with LAGEOS
我们计算的修正轨道透镜Thirring效应(或框架拖曳)的存在下的时空扭转。利用Mao,Tegmark,Guth和Cabi的参数化框架,导出了旋转轴对称质量体的引力场中试验体的运动方程。我们计算的长期变化的交点和近心的。我们还展示了如何激光地球动力学卫星(LAGEOS)可以用来约束扭转参数。我们报告的实验约束获得使用的节点和近地点测量的轨道透镜Thirring效应。这使得LAGEOS和重力探测器B(GPB)互补的框架拖曳和扭转实验,因为它们限制了三种不同的扭转参数组合。
2011-07-12 gr-qc
The impact of tidal errors on the determination of the Lense-Thirring effect from satellite laser ranging
通过激光测距LAGEOS和LAGEOS II卫星轨道残差的适当组合,可以探测到广义相对论性的Lense-Thirring效应。虽然这一观测结果不受纬向地球固体潮和海洋潮汐引起的轨道扰动的影响,但它对田型和扇形潮汐产生的轨道扰动很敏感。本文的目的是评估它们对测量重磁效应的参数μ的影响。在通过精确计算更有效的潮汐扰动的错误建模来模拟组合残差曲线之后,已经发现,虽然固体潮汐影响MU的恢复总是在远低于1%的水平,但对于海洋潮汐和其他长周期信号,Delta MU强烈依赖于观测周期和噪声水平:Delta MU(潮汐)在7年后几乎达到2%。周期大于4年的K1 l=3 p=1潮汐和SRP(4241)太阳辐射压谐波对LAGEOS II近地点的混叠效应,在不同观测周期上对$\m_{LT}$产生小于4%的最大系统不确定度。纬向18.6年潮汐不影响组合残差。
2001-01-29 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
On the possibility of measuring relativistic gravitational effects with a LAGEOS-LAGEOS II-OPTIS-mission
在本文中,我们希望初步调查是否有可能使用的轨道数据,从拟议的OPTIS任务与现有的测地被动SLR LAGEOS和LAGEOS II卫星,以执行精确测量的一些广义相对论重力电磁效应,特别是强调的Lense-Thirring效应。
2004-02-05 astro-ph gr-qc
Test of general relativity: 1995-2002 measurement of frame-dragging
在介绍了自旋流和质能流对时钟和光子的影响后,回顾了1995-2001年通过分析LAGEOS和LAGEOS II两颗激光测距卫星的轨道获得的地球重力磁场和Lense-Thirring效应的测量结果,该方法提供了地球重力磁场的直接测量,精度达到20%。未来对朗斯-瑟林效应的精确测量(准确度为1%)可能包括LARES实验,该实验还将提供广义相对论和引力的其他基本测试。最后,我们报告了2002年LAGEOS卫星近8年数据的最新测量结果。这个2002年的结果完全证实并改进了我们先前对地球坐标系拖曳的测量:透镜-瑟林效应存在,其实验值在爱因斯坦广义相对论预测值的20%以内。
2002-10-01 gr-qc
Novel considerations about the error budget of the LAGEOS-based tests of frame-dragging with GRACE geopotential models
一个现实的评估中的不确定性,在一个给定的位势模型的均匀地带,必须作出直接比较其系数与那些完全独立的解决方案,优越的形式精度。否则,一个有利的选择性偏差被引入到基于LAGEOS的Lense-Thirring检验的总误差预算的评估中,产生了可能过于乐观的数字。通过应用最近出现在文献中的新方法,第二(L = 4)和第三(L = 6)偶数环带分别在2-3 × 10^-11(L = 4)和3-4 × 10^-11(L = 6)水平上不确定,产生约27- 28%的总重力误差,上限为37- 39%。Ries等人的结果本身产生了约33%的上限。低度均匀环带并不完全是由GRACE卫星对卫星跟踪(SST)范围确定的,因为它们会在超过一个轨道周期的轨道弧上产生长周期、类似世俗的信号:GRACE SST对这种信号并不准确敏感。相反,广义相对论也会对它产生短周期效应。因此,迄今为止所使用的基于GRACE的模型中广义相对论本身的先验“印记”问题仍然是开放的。
2013-06-30 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
On the mean anomaly and the Lense-Thirring effect
在这篇简短的笔记中,我们回复了最近预印本的作者,在该预印本中,作者提出了一个所谓的明确建议,即利用LAGEOS卫星的平均异常来测量地球引力场中的广义相对论性透镜-瑟林效应。
2006-01-05 gr-qc
On a recent preliminary study for the measurement of the Lense-Thirring effect with the Galileo satellites
最近有人建议,将未来27个伽利略航天器星座的节点漂移与现有LAGEOS型卫星的节点漂移结合起来,通过消除比目前已经完成或计划的更大数量的偶次带状谐波$J_{\ell}$的偏差,提高过去和正在进行的Lense-Thirring(LT)效应测试的准确性。实际上,这似乎是一个很难现实地实现的目标,原因有很多。首先,伽利略型卫星的LT距离特征在3天弧上小至$0.5$ mm,对应于每年仅$\dotΩ_{\rm LT}=2$毫弧秒(mas yr $^{-1}$)的节点速率。一些正方形和扇形的海洋潮汐,如$K_1,K_2$诱导长周期谐波节点扰动的频率是非常慢的伽利略的节点率的整数倍$\dotΩ$完成一个完整的周期约40年。因此,在若干年的时间跨度$T$上,它们将作为叠加的半长期混叠趋势。由于无$J_{\ell}$的多卫星线性组合的系数仅由半长轴$a$、偏心率$e$和倾角$I$确定,它们对于所有伽利略卫星名义上相等,因此不可能包括所有它们。即使只使用一个伽利略航天器和LAGEOS系列也是不可行的,因为由此产生的伽利略系数将是$\gtrsim 1$,从而增强了未抵消的非保守扰动和潮汐扰动的混叠影响。
2014-01-01 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
Detection of Lense-Thirring Effect Due to Earth's Spin
根据爱因斯坦的广义相对论,物体的旋转会对其他物质产生一个“力”;而在牛顿的引力理论中,只有物体的质量会产生一个力。这种由质量流引起的现象被称为重力磁性,因为它与由电荷流引起的磁性在形式上类似。因此,根据广义相对论,地球的自转应该会影响其轨道卫星的运动。实际上,我们使用美国航天局/地球科学基金会开发的一个程序分析了LAGEOS和LAGEOS II卫星轨道的激光测距观测,并首次直接测量了地球自转引起的重力磁轨道扰动,即所谓的Lense-Thirring效应。我们的测量精度约为25%。
1997-04-23 gr-qc
On the impact of the atmospheric drag on the LARES mission
最近批准的天基LARES任务的目标是,通过将其节点Omega与现有LAGEOS和LAGEOS II激光测距卫星的节点相结合,以一再声称的1%精度测量旋转地球引力场中的广义相对论性Lense-Thirring效应。在本文中,我们表明,鉴于低海拔的LARES(h=1450公里),相对于LAGEOS和LAGEOS II(h \approx 6000 km),中性和带电大气阻力效应之间的交叉耦合,在LARES的倾角和它的经典节点岁差由于地球的扁率可能会导致3-9%的年^-1相对论性总岁差的系统偏差。由于从数据中提取数据大约需要5-10年的时间,这种扰动效应可能会降低试验的总体准确性,特别是考虑到阻力建模中存在很大的不确定性。
2010-03-17 astro-ph astro-ph.EP gr-qc
The impact of the new Earth gravity models on the measurement of the Lense-Thirring effect with a new satellite
在本文中,我们调查的机会提供了新的地球重力模型,从专用的CHAMP,特别是GRACE任务的项目测量广义相对论透镜-Thirring效应与一个新的地球的人造卫星。事实证明,有可能放弃最初提出的LARES任务对轨道几何形状的严格和昂贵的要求(与现有LAGEOS的半长轴相同,a=12270公里,倾角i=70度),方法是将新航天器插入相对较低和较便宜的轨道(a=7500-8000 km,i \sim 70 deg),并将其节点Ω与LAGEOS和LAGEOS II的节点适当地结合起来,以抵消地球引力位J_2多极展开的第一偶纬向谐波系数,J_4及其时间变化。由于剩余偶次带状谐波中的错误建模而导致的总系统误差将达到\sim 1%,并且将对倾角偏离最初建议值的许多度不敏感。由于交点的周期,也就是太阳K_1潮汐扰动的周期,将达到\sim 10 ^2天,因此不会引入半分子长周期扰动。由于新卫星的节点系数在如此低的高度下将小于0.1,因此它的非重力摄动对所提议的组合的影响将是可以忽略的。然后,将不需要为适当地建造卫星以使非保守加速度最小化而作出特别的财政和技术努力。
2005-02-21 astro-ph gr-qc physics.space-ph
A new proposal for measuring the Lense-Thirring effect with a pair of supplementary satellites in the gravitational field of the Earth
本文进一步分析了在地球引力场中利用一对相同的测地卫星测量Lense-Thirring效应的概念。事实证明,不仅节点的总和,正如已经为LAGEOS-LARES任务提出的那样,而且近地点的差异也可以被有效地采用。
2002-12-13 astro-ph gr-qc physics.space-ph
An improved measurement of the Lense-Thirring precession on the orbits of laser-ranged satellites with an accuracy approaching the 1% level
我们提出了一个新的测量的Lense-Thirring效应的轨道上的测地卫星LAGEOS,LAGEOS II和LARES。这种长期岁差是地球自转产生的重力磁场产生的一种广义相对论效应。这种效应是由质量流产生的时空曲率的表现,这是爱因斯坦引力理论的一个特点。与以前在同一背景下进行的测量相比,这次测量的精度($\simeq7.4\times10^{-3}$)和准确度($\simeq16\times10^{-3}$)突出,即对重力和非重力扰动引起的系统误差来源进行了可靠和可靠的评估。对于这种新的测量,我们在很大程度上利用了GRACE任务的结果,通过对地球引力场的时间依赖性进行建模,显著改善了对地球引力场的描述。通过这种方式,我们大大减少了由于地球甚至纬向谐波知识的不确定性而导致的系统误差,同时避免了最终结果的可能偏差,从而避免了与未建模和错误建模的周期性效应的不可靠处理相关的测量精度的偏差。
2019-10-04 astro-ph.EP gr-qc hep-ph
New perspectives in testing the general relativistic Lense--Thirring effect
在太阳系中测试广义相对论在线性化弱场和慢运动近似下预测的效应是困难的,因为它们非常小。其中,后牛顿引力磁透镜-瑟林效应,即惯性系的拖曳对实验粒子轨道运动的影响是非常有趣的,迄今为止,还没有一个无可争议的实验直接测试。本文将结合狭义相对论和后牛顿引力的其他测试,说明如何能够以1%的精度测量它。在地球的引力场中进行联合空间OPTIS/LARES任务。到目前为止,对现有的LAGEOS和LAGEOS II大地测量卫星轨道的数据分析已经产生了对Lense-Thirring效应的检验,声称精度为20%-30%。
2003-07-30 astro-ph gr-qc physics.space-ph
On testing frame-dragging with LAGEOS and a recently announced geodetic satellite
最近,Ciufolini和同事宣布即将在2019年发射一颗新的炮弹大地测量卫星。它应当以基本上为圆形的轨道射入,其半长轴与自1976年以来一直在轨道上运行的LAGEOS的$a$相同,其轨道平面倾角$I$与其现有的表亲轨道平面倾角互补。根据他们的支持者,上升节点$Ω$的卫星进动的总和应该允许人们测试广义相对论的Lense-Thirring效应到$\simeq 0.2\%$精度水平,在地球位的偶次带谐波$J_\ell,~\ell=2,4,6,\ldots$中的错误建模对总误差预算的贡献与$0.1\%$一样小。事实上,这样一个雄心勃勃的目标似乎很难实现,因为直接和间接的影响,至少,第一个甚至区域$J_2$。一方面,来自不同的最近基于GRACE/GOCE的全球重力场解的这种关键地球物理参数的估计值的延迟分散表示不确定性,其在最坏的情况下可能直接影响在$\simeq 70-80\%$处的和的Lense-Thirring节点岁差,并且在其他更有利的情况下影响到$\simeq 3-10\%$水平。另一方面,从现象学角度测量的LAGEOS半长轴的长期衰变$\dot a$(据推测,另一颗卫星也是如此),目前已知的是30多年后的$σ_{\dot a}\simeq 0.03~\textrm{m~yr}^{-1}$水平,将与$J_2$诱导的节点岁差之和相结合,产生与$5-10$年后的$\simeq 20-…
2018-10-22 gr-qc physics.space-ph
Some considerations on the present-day results for the detection of frame-dragging after the final outcome of GP-B
从LAGEOS和LAGEOS II节点的线性组合f(2L)中消除地球引力势的牛顿部分多极展开的第一偶纬向谐波系数J2,这是在广义相对论性的Lense-Thirring效应的最新测试中使用的,不可能是完美的,就像迄今为止所假设的那样。之所以如此,除其他外,还因为地球自转轴的空间方向的不确定性。因此,进入f(2L)的系数c1(这不是从J2引起的经典节点岁差的解析表达式理论上计算的求解参数)在多年代际时间跨度DT上的平均不确定性为10-8,与迄今为止进行的数据分析中使用的不确定性相当。因此,在理论上预测的重磁信号中出现了另外的\simeq 20%的系统不确定性。在DT = 15 d和DT = 1 yr的范围内,数值计算了重力磁标架拖曳对空间站-航天器距离的影响。需要看这样一个直接可观测的数量指出,随着一些关键的评论有关的方法,迄今为止使用的LAGEOS卫星测量的透镜-Thirring效应。提出了一种不同的,更可信和可靠的方法的建议。
2011-09-27 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
Preliminary study for the measurement of the Lense-Thirring effect with the Galileo satellites
一个围绕旋转质量运行的粒子的轨道节点的进动被称为Lense-Thirring效应(LTE),并且是惯性系拖曳或系拖曳的广义相对论现象的表现。利用LAGEOS卫星的节点漂移和GRACE地球重力场模型已经测量了LTE,精度约为10%,最近的LARES实验将把精度提高到几个百分点。伽利略系统将为LTE估计提供27个新的节点观测值,它们与LAGEOS和LARES卫星的组合可以潜在地减少由于地球重力场的错误建模而导致的误差。然而,精确确定伽利略轨道需要估计许多不同的参数,这些参数可以吸收轨道节点上的LTE。此外,伽利略轨道的准确性,因此,他们的节点漂移,主要是由太阳辐射压(SRP)的错误建模的限制。使用模拟数据,我们分析了在SRP上的伽利略节点的误建模的影响,并提出了最佳的轨道参数化的LTE从未来的伽利略观测的测量。
2013-11-15 gr-qc
Towards a 1% measurement of the Lense-Thirring effect with LARES?
在意大利航天局(意空局)最近批准LARES飞行任务后,将于2008年底由VEGA火箭发射,通过将LARES数据与现有LAGEOS和LAGEOS II卫星的数据相结合来测量广义相对论重力磁Lense-Thirring效应,评估所声称的精确度\lesssim 1%是否切实可行至关重要。系统误差的一个主要来源是偶次带谐系数J_L(L= 2,4,6,.)静态部分中的误模δJ_L。地球引力势经典部分的多极展开;这种偏差主要取决于LARES的轨道配置。对于δJ_L,如果保守地采用GRACE任务的不同地球重力解的最佳估计值之间的差异,而不是像文献中所做的那样分别乐观地考虑每个模型的统计协方差σ,则结果表明,由于LARES将可能在低轨道发射(半长轴a \lesssim 7600 km),根据高达L=20度的计算,由于地球位引起的偏差可能比所声称的大10倍。考虑到L>20的偶次带状谐波,如LARES相对低的高度所要求的,可能进一步降低总精度。如果最终实现接近极地的配置(相对于地球赤道的倾角为\approx 90度),则其他扰动也将起作用,进一步破坏对透镜-瑟林效应的测量。LARES的轨道配置也可能在非重力扰动和测量误差方面产生一些后果。
2008-10-16 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Analysis of Tidal Perturbations Due to Asymmetric Response of LARES 2 and LAGEOS
Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, CAS(中国科学院精密测量科学与技术创新学院);Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences(中国科学院武汉物理与数学研究所,中国科学院精密测量科学与技术创新学院);College of Earth and Planetary Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学地球与行星科学学院);Scuola di Ingegneria Aerospaziale, Sapienza Universitàdi Roma(罗马智慧大学航空航天工程学院);Lanzhou University(兰州大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
本研究分析了LARES 2和LAGEOS非对称响应引起的潮汐扰动,通过计算402个地球潮汐组成部分的扰动,识别出83个显著组成部分,并评估了其累积效应,为高精度卫星轨道动力学研究提供了方法论参考。
2026-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
LARES/WEBER-SAT, frame-dragging and fundamental physics
在简要介绍LARES/WEBER-SAT卫星的科学目标之后,本文介绍了利用LAGEOS和LAGEOS 2卫星的节点和GRACE空间任务获得的地球重力模型EIGENGRACE 02 S对Lense-Thirring效应的最新测量结果,以及对地球最低阶偶次纬向谐波变化率的一些测定。最后,我们描述了一个有趣的可能性测试膜世界统一理论的基本相互作用通过使用一个专门设计的LARES/韦伯-SAT卫星。
2005-01-03 gr-qc
Solid and ocean tides and the detection of some gravitomagnetic effects
利用人造卫星探测地球磁场中的一些微小的重力磁效应是一项非常艰巨的任务,因为它们受到各种其他引力和非引力源的扰动力的作用。在引力摄动中,地球固体潮和海洋潮汐起着重要作用。在这篇文章中,我概述了它们对LAGEOS和LAGEOS II轨道的Lense-Thirring阻力检测的影响,目前正在分析,并建议GP-C实验专门用于测量时钟效应。
2000-11-07 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Will LAGEOS and LARES 2 succeed in accurately measuring frame-dragging?
本文系统分析了 LAGEOS-LARES 2 实验中地球扁率 J2 通过直接和间接途径对 Lense-Thirring 效应测量的系统误差影响,并重新提出 POLARES 极轨双星方案以改进坐标系拖曳测量精度。
2025-03-10 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
Using the Difference of the Inclinations of a Pair of Counter-Orbiting Satellites to Measure the Lense-Thirring Effect
本文提出利用一对逆向运行卫星的轨道倾角差抵消地球扁率的牛顿效应、提取相反的 Lense-Thirring 进动,并探讨 POLARES 极轨方案及与 LAGEOS/LARES 2 实验的比较。
2024-12-05 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
On a possible new approach for investigating the secular variations of the low-degree geopotential coefficients
本文试图提出一种新的方法来确定地球位势的偶次纬向谐波J_l。将审查某些现有测地SLR卫星的一些开普勒轨道要素的适当线性组合残差的多年时间序列。对于我们不感兴趣的位势部分,应使用CHAMP/GRACE背景参考模型。通过构造,感兴趣的偶次带谐函数的检索值将彼此独立,并且与任何后牛顿特征无关。这样获得的微型模型,随后,可以用来提高后牛顿重力的一些测试的准确性和可靠性,特别强调通过LAGEOS和LAGEOS II的透镜-Thirring效应的测量。
2005-07-05 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Recent Improvements in Testing General Relativity with Satellite Laser Ranging
在这项工作中,某些方面的检测在地球的弱引力场通过激光测距数据到一些现有的或拟议的大地测量卫星的某些广义相对论效应进行了审查。重点是测试机构的轨道的透镜Thirring阻力,重力磁钟效应和重力电近地点移动。研究了某些系统误差源的影响。介绍了一个实验,其目标是用LAGEOS卫星在10^(-3)级测量地面场的PPN参数β和γ。一个修改后的版本,拟议的LARES任务进行审查。
2002-05-22 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
New ways in testing post-Newtonian gravity in the Solar System scenario from planetary motion analysis
在这里,我们探讨的可能性,扩展到太阳系的情况下的组合残差的方法,用于确定在地球LAGEOS卫星系统的Lense-Thirring效应。在计算了平均距平的长期重电推进后,我们提出了几种由节点残差、近日点和一些内行星的平均距平的线性组合来测量重电推进、Lense-Thirring效应和太阳四极质量矩。可获得的精度与涉及发射一个或多个航天器的新的复杂和昂贵的任务相当。PPN参数β为10^-4,γ为10^-5,太阳J2为10^-9,透镜-瑟林效应为20-30%。在太阳重力磁场的情况下,这将是第一次尝试测量它对行星运动的影响。然而,信使号和BepiColombo任务对水星星历表的改进将使拟议测试的准确性不断提高。
2004-08-14 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Satellite probing General Relativity and its extensions and Kolmogorov analysis
本文应用Kolmogorov统计量分析了两颗LAGEOS卫星的广义相对论Lense-Thirring效应残差数据,发现卫星的性质存在微小差异,这可能与Yarkovsky-Rubincam效应有关。最近发射的激光相对论卫星(LARES)可以为广义相对论的推广提供约束条件,如Chern-Simons(CS)引力,其度规通过Pontryagin密度耦合到一个标量场,从而给出了框架拖曳测量与CS参数的显式关系.
2013-06-24 astro-ph.CO gr-qc
On the use of Ajisai and Jason-1 satellites for tests of General Relativity
在这里,我们详细分析了Ajisai和Jason-1,与LAGEOS卫星一起,在地球的引力场中测量广义相对论的Lense-Thirring效应的建议使用的一些方面。这种卫星的节点的线性组合是所提出的可观测量。根据目前最新的基于CHAMP/GRACE的地球重力模型,由于未取消的偶纬向谐波中的错误建模而引起的系统误差为\sim 1%。对于特别影响Jason-1的非重力扰动,只应发生相对高频的谐波扰动:半分子或非重力起源的长期偏差都不应影响拟议的组合:其最大影响评估为2年内的\sim 4%。我们估计的均方根总误差约为4-5%,超过至少3年的数据分析,需要平均出未取消的潮汐扰动。
2006-09-20 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Frame-dragging effects in a gravitational quantum field theory
在引力量子场论(GQFT)中推导参考系拖曳的伦泽-蒂林效应,利用LARES-LAGEOS测量给出γ_W约束,虽精度低于卡西尼实验,但未来LARES 2发射将提升精度,且夏皮罗效应测量精度可达10^-9。
2025-04-16 gr-qc
Empirical Foundations of Relativistic Gravity
1859年,勒威耶发现了水星近日点推进异常。这一反常现象被证明是第一个被观测到的相对论引力效应。到2000年为止的141年间,相对论引力的实验室和空间实验、天体物理和宇宙学观测的精度提高了3个数量级。在1999年,我们设想在未来30年内,相对论引力实验的各个方向都将有3-6阶的改进。2000年,干涉测量引力波探测器开始运行以积累数据。2003年,卡西尼号航天器的相对论夏皮罗时间延迟测量确定了相对论引力参数γ,其改进为1.5阶。2004年10月,丘福利尼和帕夫利斯报告了在LAGEOS和LAGEOS 2卫星上测量到的兰斯-瑟林效应,其数值是广义相对论预测值的10%。2004年4月,重力探测器B发射升空,至今已经积累了170多天的科学数据。显微镜将于2007年发射,以测试伽利略等效原理到10-15。STEP(等效原理卫星测试)和ASTROD(使用光学装置的相对论天体动力学空间测试)正处于良好的规划阶段。相对论引力的各种天体物理学检验和宇宙学检验将达到精密和超精密阶段。相对论引力的时钟测试和原子干涉测量测试将达到越来越高的精度。这将使人们对引力的实验和理论方面重新产生兴趣和发展,并可能导致引力和宇宙的一些深刻问题的答案。
2005-04-24 astro-ph gr-qc hep-ph
Satellite Laser Ranging and General Relativity measurements in the field of the Earth: state of the art and perspectives
介绍了LARASE研究计划在模型改进和相对论测量方面的最新成果。特别是,关于影响LAGEOS和LARES卫星轨道的非重力扰动的新模型的发展的结果进行了描述和讨论。这些是微妙而复杂的影响,需要深入了解卫星的结构及其物理特性,才能正确地加以解释。在引力测量领域,我们介绍了一种新的相对论性Lense-Thirring进动的精确测量方法。文中还讨论了与地球引力场知识有关的误差在这类测量中的作用。最后,总结了近几年来利用激光跟踪被动卫星在相对论测量和约束方面取得的主要结果。突出了卫星激光测距技术在这些活动中的关键作用,以及它在空间大地测量和基本物理测量之间产生的能量。
2018-09-21 gr-qc
A Gravitomagnetic Effect on the Orbit of a Test Body due to the Earth's Variable Angular Momentum
在广义相对论的弱场和慢运动近似下,在中心慢旋转物体的定常场中,测试粒子轨道的著名的广义相对论Lense-Thirring阻力是由测试粒子运动方程中的类重力磁洛伦兹加速度产生的。在它的重力磁场是由于中心体的角动量假定为常数。在拉莫尔定理的引力类比中,这样的加速度看起来像是加速坐标系中的科里奥利惯性项。本文考虑了中心体角动量随时间变化对试验质量轨道的影响。它可以被证明是类似于惯性加速度由于时间的导数的角速度矢量的加速帧。本文研究了利用类LAGEOS卫星探测地球引力场中这种效应的可能性。事实证明,轨道效应太小,无法测量。
2001-12-25 astro-ph gr-qc
Dynamical orbital effects of General Relativity on the satellite-to-satellite range and range-rate in the GRACE mission: a sensitivity analysis
通过建立在时间跨度Δ t = 1 d的地心坐标系下的GRACE A/B双航天器的动力学运动方程,数值研究了GTR对双航天器星间距离ρ和距离变化率\dot ρ轨道部分的影响.相反,与连接航天器的电磁波的传播有关的GTR效应被忽略。目前测量GRACE有偏距离和距离变化率的精度为σ_ρ \sim 1 - 10 \mum,σ_PDMATHABMM ρ \sim 0.1 - 1 \mum s ^-1;对这一任务的后续研究表明,距离变化率精度为σ_PDMATHABMM ρ \sim 1 nm s ^-1或更高。GTR射程和射程-速率效应分别为Δ ρ = 80 PDMATHAMO和Δ \dot ρ = 0.012 PDMATHAMO s ^-1(伦瑟-瑟林),Δ ρ = 6000 PDMATHAMO和Δ \dot ρ = 10 \mum s ^-1(史瓦西)。我们还计算了地球引力位经典多极展开式的前六个带谐系数J_L,L = 2,3,4,5,6,7所引起的动力学范围和距离率扰动,以评估它们对相对论效应的混淆影响。相反,我们也定量地,初步地,评估可能的先验\virg{imprinting}的GTR本身,没有解决的,在所有的GRACE为基础的地球重力模型产生到目前为止,估计值的低度地带的地球重力位。本敏感性分析原则上还可扩展到不同的轨道构型,以便设计能够准确测量所考虑的相对论效应的适当的专门飞行任务…
2012-04-12 astro-ph.EP gr-qc hep-ph