金星的形状及其动力学参数

根据最近发表的由先驱者金星轨道飞行器获得的金星司托克斯系数,导出了金星的扁率和克莱洛椭球体,还讨论了金星的主惯量矩及其原始自转周期等问题. 在行星形状理论中,如果已知4个选定的椭球参数,例如α(赤道半径),J_2(二阶带谐系数),GM(引力常数)和ω(自转角速度),就可以建立起一个等位旋转椭球——行星的动力学形状,以及行星重力场。就金星而言,上述4个参数中的J_2长期以来很难获得。通过空间探测手段的不断发展,近来已能取得较准确的金星的J_2值了。本文拟根据已发表的最新观测资料,按文献[1]的公式计算金星的动力学形状,并讨论金星的主惯量矩等问题。     

快速旋转致密天体的平衡位形及其引力效应

本文用Harrison-Wheeler物态方程,通过“自洽场方法”,对Einstein场方程和广义相对论流体静力学平衡方程作数值求解,研究了快速旋转致密天体的平衡位形及其某些引力效应。结果表明:其平衡位形是扁的旋转椭球,当角速度大于3.0×10~2/秒时,偏心率和天体质量随角速度的增加而迅速增大,在极限情况下,偏心率可达0.7,质量增大可达10％—35％;旋转引起的天体表面引力红移的差异,光线顺逆旋转方向通过天体表面时的偏转角差异都是相当显著的。     

对月球形状的估算

1799年,Laplace发现月球的3个主惯量矩,与月球的轨道和自转状态并不相符.有些学者认为,这可能是现在的月球仍保留了早期的"化石"形状.大约在三十多亿年前,月球曾经离地球很近并且转得较快,然后月球逐渐迁移远离地球并且转动得慢了下来.在此迁移的较早时期,月球受到了引潮力和自转离心力的作用,成为一个椭球体.并且很快凝固.所幸的是,固态月球的岩石圈较为稳定,使我们现在仍然能够看到很早时期月球的形状.文中利用月球天平动参数以及引力场系数,计算了椭球体3个主向径a,b,c的长度和月球的平衡潮形状,得到如下3个结论:(1)开始时月球离地球是非常近的,大约在三十亿年前月球可能已经冷却和固化,现在的月球基本上保留了凝结时的形状.(2)证明了液态月球的潮汐形变是月球平衡潮高度的1.934倍.因此用月球引力场推算月球形状时,必需考虑到流体勒夫数hf=1.934的影响.(3)根据月球三个主轴a,6,c的长度之差,推算了月球临凝固时的月地距离为1.7455×1O8m,自转周期为3.652 day.从而推算出月球临凝固时的恒星月长度为8.34day.因此在月球凝结时,月球被锁定在与自转速率比为2:1的共振轨道上.     

低高度角大气静力学延迟修正的改进

进行低高度角观测是GPS(Global Positioning System)气象学的发展趋势,其中发展高精度的低高度角的大气静力学延迟修正是主要的关键技术.比较了3种计算无线电波从空间到地面接收机的大气静力学延迟修正方法:(1)在大气球对称假设下用探空气球资料路径积分得到大气静力学延迟;(2)在大气球对称假设下用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料得到大气静力学延迟;(3)用Niell的大气静力学映射函数得到大气静力学延迟.与2001年中国地区89个探空气球站资料计算得到的大气静力学映射函数比较结果显示:NCEP再分析资料路径积分的方法在低高度角(5°以下)的精度好于Niell映射函数模型约5倍.     

三维引力碰撞系统的数值模拟

本文研究了一个三维引力碰撞质点系统的模型,即“椭球体模型”,其中所有质点是在一个旋转椭球中心体的引力作用下运动,且它们相互之间的碰撞是非弹性的。我们用BCY语言茬TQ-6机上对这个模型的碰撞演化进行数值模拟。计算结果证实了潘加莱的结论(1911)。计算表明该系统在很快变平以后,趋于准平衡态且形成一个有限厚度的盘。盘缓慢地伸展,中心凝聚逐渐形成。这些结论与宇宙中实际的盘状结构相符。     

参考架转换参数估计与分析

在描述不同参考架转换参数估计方法的基础上,利用太阳系行星历表资料估计了近代不同DE(Development Ephemeris)历表之间的转换参数;利用脉冲星计时观测与VLBI(Very Long Baseline Interferometry)技术观测得到的毫秒脉冲星位置资料,估计了基于DE历表的动力学参考架与河外射电源参考架(ICRF)之间的转换参数.给出的不同参考架之间转换参数包括旋转矩阵的3个旋转角及其随时间的变化率,参考历元为MJD51545.结果表明:DE200到DE405历表转换参数的旋转角最大绝对值为13 mas,其随时间变化率为-0.0007 mas/d.DE414到DE421历表转换参数的3个旋转角的绝对值均小于0.1 mas.估计得到的DE421到ICRF转换参数的旋转角最大绝对值为3 mas,旋转角随时间变化率也是必须计及的.     

三轴椭圆星系形态与初始弥散速度分布

本文对具有初始几何形状及维里系数相同,但初始速度弥散度分布不同的三轴椭球进行了数值模拟。四个模型的最后质点分布及等密度轮廓的图象表明,三轴椭球的塌缩是与初始弥散速度的分布密切相关的。而不同的初始弥散速度分布可能与原星系在薄饼中不同的碎裂时刻有关。     

提丢斯-波得定则的说明

行星和规则卫星离中心体的距离同它们的质量有关,相邻两个行星区(或规则卫星区)的边界和两个行星(卫星)的质量比有关,适当选取这个边界后,发现行星(卫星)区宽度Δr 几乎和行星(卫星)的引力范围的直径2x=2(m/3M)~(1/3)r 成正比;离中心体愈远,比率Δr/2x 愈小.这个计算结果表明,行星和规则卫星是通过同样的机制形成的,它们都是由星子集聚形成的,而不是由很大的原行星、原卫星转变过来的.     

半锥体内流体自转加速或减速问题的数值研究

使用并行有限元数值模拟方法,研究了封闭半锥体内流体在自转加速和减速过程中的动力学调整过程。结果显示,半锥体不规则的几何形状以及自转速度变化的大小是影响流体调整过程最重要的因素。与GreenspanHoward(1963)在轴对称容器的研究结果不同,在半锥体这个非对称容器中,流场不存在地转流等值线(geostrophic contours)和可数的惯性波动模。当旋转角速度变化较小(|Ro|0.05,Ro为Rossby数)时,流体运动呈现弱非线性特征,流体结构无对称性(容器几何形状的影响),但Ro异号(自转加速或减速)之间满足对称关系,且粘性衰减时间与E-1/2(E为Ekman数)线性相关;当旋转速度变化较大(|Ro|0.05)时,流体运动呈现强非线性特征,运动形式更为复杂,湍流占居主导地位,Ro异号之间的流体结构无相关性,垂向运动加剧,流体的分层独立结构被彻底打乱,与弱非线性情况差异显著。     

三轴椭球模型下的SZ效应星系团计数

在不久的将来，若干基于SZ效应的巡天计划即将观测到大量的星系团．分别采用星系团暗物质的球模型和椭球模型，给出了可观测SZ星系团数目的理论预测，并讨论了形状对星系团数目不确定性的影响．在计算中，利用星系团维里平衡的条件，通过巡天观测的流量下限来确定可观测星系团质量下限，进一步由质量函数给出星系团数目预测．计算结果表明：若通过SZ巡天观测来限定宇宙学参数，形状引起的系统不确定性要予以考虑．     

对WASP-43 b和TrES-3 b凌星主食的测光后续观测及凌星中心时刻变化研究

使用紫金山天文台盱眙观测站近地天体望远镜对WASP-43 b和TrES-3 b分别做了2次和4次凌星主食的测光后续观测.经过较差测光和光变曲线拟合,分别得到了两个系统的相关物理参数,结果与之前的文献结果吻合.结合多篇文献中的数据,对两个系统凌星中心时刻的观测残差O-C分别作了线性和二次函数拟合,根据线性拟合得到了行星的轨道周期及凌星中心时刻变化即TTV,分析后认为在两个系统中尚未发现明显的周期性TTV信号,并给出了WASP-43和TrES-3系统中1:2轨道共振位置上可能存在行星的质量上限分别为1.826和1.504个地球质量.通过二次函数拟合,尚未发现TrES-3b存在长期TTV即轨道衰变;证认了WASP-43 b可能存在轨道衰变,得到其轨道衰变率P=(-0.005248±0.001714)s·yr~(-1),并与文献中的相关结果做了比较,还据此计算出了该系统的恒星潮汐质量参数下限为Q_*~'≥1.5×10~5,并分别对两个系统中不同的Q_*~'值给出了相应的行星剩余寿命.     

系外行星的形状与其内部结构

随着观测技术不断进步,已经有了很多对系外行星扁率和拱点进动的观测进展.行星的扁率是由行星的内部密度剖面与其自转决定的,勒夫数k_2与其核的大小存在明显的负相关.故扁率与k_2可以很好地限定系外行星的内部结构.从Lane-Emden方程出发,构建了不同多方指数下的行星模型.继而通过解算Wavre的积分微分方程得到其扁率,结果表明:多方指数越小,自转越快,扁率越大.从NASA(美国国家航空航天局)系外行星表中,挑选了469个同时具有质量、半径和轨道周期观测或估算值的系外行星,在两种不同自转周期假设下,计算了它们的扁率.结果表明:如果采用潮汐锁定假设,绝大多数系外行星的扁率非常小,约97%的行星小于0.01,难以被观测到;而在固定的10.55 h自转周期假设下,有28%的行星扁率大于0.1.通过解算Zharkov简化的2阶微分方程,得到了不同多方模型下的勒夫数,并讨论了k_2与核大小的关系.     

GNSS对流层延迟映射模型分析

介绍了GNSS定位中常用的三种对流层映射函数NMF、GMF、VMF1和一种新的模型——GPT2,通过测站气压、天顶静力学延迟分量以及投影函数参数三个方面对这几个模型进行了比较。采用不同的模型对全球均匀分布的30个IGS测站2012年全年的GPS观测数据进行精密单点定位,分析了不同模型解算的测站坐标与对流层天顶延迟精度。分析结果表明:以实测气压为基准,VMF1模型气压误差仅为0.4%,GPT2模型相对于GPT模型改善了约25%;以VMF1 HT模型为基准,GPT和GPT2模型天顶静力学延迟中误差约为1 cm,GPT2模型精度略优于GPT模型;以VMF1网站发布的测站VMF1模型为基准,GPT2模型的干、湿映射函数参数ah、aw中误差约为1×10-5和5×10-5;在IGS08框架下,GMF/GPT与VMF1/GPT2模型的PPP坐标解精度比NMF提高了22%;两模型定位精度与ZTD精度都明显高于NMF模型。     

行星摄动力对太阳活动的调制

本采用天体力学方法，考虑太阳系九大行星对太阳表面局部区域的摄动力，建立了太阳表面受行星起潮力的数值计算模型。利用此模型，针对历史上发生的１００个大太阳耀斑事件，计算各耀斑区耀斑发生前后所受行星起潮力的变化。从耀斑发生的时间分布统计得到：在１００个耀斑中，有７５个耀斑发生在行星综合起源力合力极大前后三天内。证明行星摄动对太阳活动有调制作用。最后，本还对太阳活动起源、活动周期等问题进行了简要的讨论     

激变射电源中偏振角快速旋转的解释

在许多激变射电源(Blazar天体)中,观测到一种非常特别的现象,即偏振角的快速旋转.在相对论喷流的框架下,这种偏振角的旋转可以用双成分模型来解释.在这个模型中,一个成分是作为背景喷流本身的辐射,是恒定不变的成分;另一个成分被认为是沿喷流传播的相对论性激波,它产生变化的流量和偏振.这两个成分的偏系辐射的叠加可以产生观测到的偏振角旋转。本文讨论了三个激变射电源(BL Lac,AO0235+164,0727-115)中发生的偏振角旋转.结果表明,用相对论喷流-激波双成分模型可以很好地拟合观测到的偏振角旋转、偏振度和流量变化。说明射电激变源中出现的快速偏振和流量变化可能是由于相对论激波沿喷流传播时,激波辐射区中磁场取向和有序性以及强度和电子密度的变化所引起的。     

行星摄动力对太阳活动的调制

本文采用天体力学方法，考虑太阳系九大行星对太阳表面局部区域的摄动力，建立了太阳表面受行星起潮力的数值计算模型．利用此模型，针对历史上发生的100个大太阳耀斑事件，计算各耀斑区耀斑发生前后所受行星起潮力的变化．从耀斑发生的时间分布统计得到：在100个耀斑中，有75个耀斑发生在行星综合起潮力合力极大前后三天内．证明行星摄动对太阳活动有调制作用．最后，本文还对太阳活动起源、活动周期等问题进行了简要的讨论．     

和原行星状星云成协的致密反射星云

对从IRAS点源表中选择出来的原行星状星云的光学证认和有缝光谱、CCD直接成像观测表明,其中三个与致密的反射星云成协,即PPN No.34=IRAS16559—2957、PPN No.35=IRAS16552—3050和PPN No.38=IRAS17150—3224。本文根据球对称尘埃壳层模型,计算了中心星光度和颜色的变化,反射星云的可见期等。认为近距的原行星状星云在早中期阶段将有致密的反射星云与它成协。     

具有核球和盘的盘状星系三维质量分布

观测指出,盘状星系有两个主要组成部分,中心椭球和外盘.在早型的以发光天体为主体的盘状星系中,根据光度分布规律可以得到面密度分布.本文根据中心具有核球的盘状星系面密度分布曲线和旋转曲线,用数值方法求解流体力学方程组和泊松方程,得出盘状星系中心区域的三维质量分布和弥散速度分布.结果表明,盘状星系的中心椭球为一高密度区,此区中的恒星或星团与椭圆星系的成员具有近似的动力学特征.这些结果与观测是一致的.     

太阳系之外的行星(下)

1.脉冲星的计时法室女座脉冲星(PSRB1257+12)离地球1630光年,1992年观测到它的脉冲信号到达时间存在周期性提前和推迟,推断它有三颗行星环绕,最近又推断有小的第4颗行星,它们的质量跟地球质量(ME)相当。还发现另三个脉冲星可能有行星:PSR1829-10离地球3万光年,有一颗行星,其质量、轨道半径、绕转周期分别为10M_E、6个月;PSR1620-26离地球6000光年,有一颗行星,其质量(M_J 为木星质量)、轨道半径、绕转周期分别为5～10M_J、约10天文单位(AU)、100～120年;PSR0329+54有一颗行星,其质量、轨道半径、绕转周期还     

区域分解方法在快速旋转行星流体动力学并行计算中的应用

基于区域分解思想建立了一种快速旋转行星流体动力学大规模二维数值模拟并行计算方法,并在PC-Cluster型并行计算机上进行了各种网格的数值模拟,结果表明:在一定的CPU数目范围内,该方法在PC-Cluster型并行计算机上的计算速度基本上与采用的CPU数目成线性正比关系.