第二代天体测量卫星及后依巴谷地面天体测量的进展

简述了后依巴谷的天体测量工作。首先给出了第二个天体测量卫星Gaia的最新进展、最近提出的JAMSE和OBSS计划的简介,以及包含天体测量内容的SIM PlanetQuest计划的情况; 叙述了多波段天体参考架的建立和维持,特别是依巴谷星表向暗星方向的扩充和数字巡天,以及其他地面观测计划,如双星和聚星、太阳系天体的观测等;介绍了天体测量与天体物理结合的几个研究课题的进展;最后对我国自然科学基金会“十一五”天体测量优先发展的方向与内容提出建议。     

MOND理论和暗物质模型的检验

从理论上探讨在地球引力系统内，修正动力学的引力理论以及暗物质模型的预言．着重研究修正动力学(MOND)的引力理论中一些常用的模型，对其中一个最简单模型，给出了球对称情况下引力势的一般表达式，计算了地球引力场中这些模型预言的卫星角速度，发现不同模型给出的角速度是不相同的，并且将这些值分别与牛顿理论的角速度值相比较．虽然这些模型的角速度与牛顿理论角速度的差异都很小，但简单模型的差异更大一些．对于月球作为卫星的情况，目前的技术有可能对这个角速度差进行实际观测．最后估算暗物质模型中月球绕地球运动角速度所受到的影响，证明它远远小于MOND理论的效应．由此对这个角速度差的观测，就构成检验MOND理论与暗物质模型的一个判据．     

激光测月现状

本文阐述了目前激光测月的现状,并指出如何利用激光测月资料求地球自转参数以及当前计算中存在的一个问题,也叙述了开展激光测月工作的科学意义和技术上存在的一些问题。     

木星探测轨道分析与设计

研究了与木星探测相关的轨道设计问题.重点关注木星探测轨道与火星、金星等类地行星探测轨道的不同及由此带来的轨道设计难点.首先分析了绕木星探测任务轨道的选择.建立近似模型讨论了向木星飞行需要借助多颗行星的多次引力辅助,对地木转移的多种行星引力辅助序列,使用粒子群算法搜索了2020年至2025年之间的燃料最省飞行方案并对比得到了向木星飞行较好的引力辅助方式为金星-地球-地球引力辅助.结合多任务探测,研究了航天器在飞向木星途中穿越主小行星带飞越探测小行星的轨道设计.最后,给出2023年发射完整的结合引力辅助与小行星多次飞越的木星探测轨道设计算例.     

引力波与引力波源

引力波爆发事件GW150914的发现,标志着引力波天文学时代的到来,它为人类打开了全新的窗口来研究强引力场、极致密天体、极高能过程、极早期宇宙等极端物理过程和现象。介绍广义相对论中引力波的基本性质、观测效应以及主要的产生机制。并着重介绍宇宙中的几类比较重要的引力波源的主要性质、探测方法,以及探测现状和未来展望。具体包括:旋转的中子星、稳定的双星系统等连续的引力波源,超新星爆发、双星并合等爆发式的引力波源,以及天体物理过程和宇宙暴胀产生的随机引力波背景。     

利用地面深空激光测距检验相对论的引力时延

讨论了广义相对论的引力时延.根据Mini-ASTROD空间计划方案,利用地面深空激光测距来检验引力时延,给出了测量值与理论值直接比对的方案,并拟合出空间曲率参数γ的值.文中采用非同步的激光应答器、皮秒事件记数器等设备,可以提高测量的精度和稳定性.在地面站和行星探测器之间直接进行激光测距,不仅可以验证广义相对论的引力时延,而且还可以使γ的精度提高至少1～2个量级.这对于宇宙学和引力理论具有十分重要的意义.     

利用地面深空激光测距检验相对论的引力时延

讨论了广义相对论的引力时延。根据Mini－ASTROD空间计划方案，利用地面深空激光测距来检验引力时延，给出了测量值与理论值直接比对的方案，并拟合出空间曲率参数γ的值。文中采用非同步的激光应答器、皮秒事件记数器等设备，可以提高测量的精度和稳定性。在地面站和行星探测器之间直接进行激光测距，不仅可以验证广义相对论的引力时延，而且还可以使γ的精度提高至少1－2个量级。这对于宇宙学和引力理论具有十分重要的意义。     

在后牛顿引力理论(PPN形式)中引力常数变化对地球自转产生的效应

介绍和论述了在后牛顿引力理论(PPN形式)中在优越参考系和非优越参考系中经过参数化后引力常数变化对地球自转产生的效应,其中特别重点介绍了年周期变化的效应。此外也将理论结果同观测结果相对比。     

ASTROD 1中的望远镜前指量研究

单航天器激光天文动力学空间计划ASTROD1是激光天文动力学ASTROD的第一步,通过发射绕太阳的无拖曳航天器,并且当航天器处于太阳背面附近时,与地面站进行深空激光测距,以执行科学任务。该文计算了ASTROD12015年的轨道、提出了判断轨道精度是否满足任务需要的方法、分析了地球和航天器的位置同望远镜前指量之间的关系并且给出了望远镜前指量的结果。     

全球各激光测月分析中心确定UT1—UTC值的比较

本文研究了1986－1988年美国喷气推进实验室、法国地球动力学中心和上海天文台用激光测月资料推算的UT1－UTC值，并与国际地球自转参数服务给出的UT1－UTC值作比较，得到各分析中心推算UT1－UTC值的内符和外符。     

脉冲星计时技术及其应用

简述脉冲星发现和计时观测的概况。文中概述脉冲星计时的物理模型和计算用的各种钦件,特别是全球广泛应用的TEMPO2软件,并描述脉冲星计时阵的概念和国际脉冲星计时阵。对脉冲星计时观测应用:建立脉冲星时标、改进行星历表(包括外行星质量测定和海外天体的发现)、检测引力波、测定脉冲星的旋转和天体测量参数、脉冲星自主导航、相对论引力理论的验证等作了介绍。最后,对我国开展此项工作的情况给予简要描述,并提出若干建议。     

双星系统中行星的形成及动力学

自1995年在类太阳恒星周围发现第1颗太阳系外行星(简称系外行星)以来,到目前为止发现的系外行星数目已达500多个.恒星一般诞生在双星系统中,因此在双星系统中发现行星是很自然的.目前的观测统计显示,双星系统中具有行星的恒星比例大概为17％.显然这个比例应该看成一个下限,因为很强的观测选择效应使很多行星观测计划避开了双星系统.目前发现的有行星的双星系统大都为S型,即一颗伴星围绕着里面的恒星-行星系统公转.一般S型的双星轨道间距在100 AU以上,不过目前也发现了4个S型双星轨道间距在20 AU左右.这些系统包括Gamma Cephei、GJ 86、HD41004和HD 196885.除了以上介绍的S型双星,还有一类叫P型,即行星围绕两个恒星公转.P型的双星到目前为止只发现并确认了两例.本论文将主要研究S型双星系统中的行星形成. 在第1章,我们首先概括了到目前为止有关单星和双星系统中行星的观测特征.然后,我们系统地介绍了有关行星形成的理论模型,特别是这些理论模型应用到双星系统中时需要考虑的情况变化.双星系统中,由于伴星的引力扰动,行星形成与之在单星系统中相比变得更加复杂.伴星的引力可以激发起星子的轨道,从而使得它们的碰撞速度增大到大于星子的表面逃逸速度,甚至大于使星子碎裂的极限速度.行星形成的中间(第2)阶段—从星子到行星胚胎,因此变得问题重重和扑朔迷离.我们接下来的内容将主要集中在这个问题很多的中间阶段,看星子能否以及如何顺利通过这个阶段.     

月亮有了个小妹妹

一个跨度为5千米的小行星被证认是月亮的小妹妹。3753号小行星是1986年发现的,看上去完全是一颗一般的小天体,它和其他一些小行星都是跨越地球绕日轨道运行的。但在加拿大约克大学的威格特等人用计算机模拟的方法对这些小行星的轨道进行计算以后,才发现3753号小行星被地球的引力所吸引而"陷在"一个复杂的轨道上运行。威格特说,"没有一个人预见到3753号小行星会是地球的小卫星。"许多小行星被木星的巨大吸引力锁定在绕木星运行的轨道上,近来又发现一颗小行星被火星所"擒获",但这些小行星的轨道的形状是简单的,不复杂。3753号小行星不…     

用激光测月资料检测板块运动初探

本文讨论了用现有激光测月资料检测板块运动的可能性。用多站资料,通过解算基线变化来研究板块运动。由于激光测月网形成时间不久,共同观测时段的资料积累不多,凭现有资料尚不足以研究这一问题。利用单站资料解算地球自转参数中的(UT1—UTC),并将各站所得的序列同BIH(国际时间局)的综合解序列(1988年为IERS—国际地球自转服务的结果)相比较,间接地检测台站的经度方向运动,精度在厘米量级,与AM_(1-2)模型的预测值符合得较好。     

高精度相对论验证的现状与趋势——太阳系实验

回顾并展望了广义相对论理论及其实验检验的发展状况和趋势,包括广义相对论高精度实验检验的主要研究内容和研究方向,与之相关的深空探测项目的规划和进展。鉴于广义相对论的实验检验内涵极其丰富,限于篇幅重点介绍了有关的太阳系实验。首先介绍爱因斯坦等效原理及其实验检验;该原理是广义相对论的基石,内容包含了弱等效原理、局部洛伦兹不变性以及局部位置不变性。接着介绍相对论性引力理论的实验检验,主要涉及对参数化后牛顿参数的测定。最后,针对我国未来有望实施的深空探测任务,就其在广义相对论实验检验中可开展的自主研究与实践给出建议。     

黑洞的搜寻和证认(II):脉冲星-黑洞(PSR-BH)双星系统的研究和搜寻

综述了脉冲星-黑洞（PSR－BH）系统的诞生率理论并指出近期发现该系统的可能性。通过综述和分析脉冲星-中子星（PSR－NS）系统的观测特性,特别是脉冲星精确守时性对精确确定双星轨道参量和验证引力理论的重要意义,推测了PSR－BH系统的可能性质,指出发现PSR-BH系统对黑洞的搜寻和最终证认的重要意义。最后简介目前搜寻PSR-BH系统的现状和我们搜寻短轨道周期脉冲双星的计划。     

太阳黑子的威尔逊效应

本文扼要叙述太阳黑子威尔逊效应的研究简史和意义、利用威尔逊效应的观测资料建立或检验黑子模型的理论基础,以及对这个效应的主要研究成果及存在问题.本文还对威尔逊效应提出一种新的全面的定义,并对今后的研究提出一些建议.     

IERS1996规范中地球引力势模型和测量模型的改进

简要而系统地介绍ＩＥＲＳ１９９６规范采用的地球引力势模型和各种测量模型,着重叙述了其与ＩＥＲＳ１９９２标准相比所作的改进。规范用ＪＧＭ－３地球引力势模型取代ＧＥＭ－Ｔ３模型,在计算地球潮汐形变产生的附加势时展开到３阶,并考虑了地幔的滞弹效应。在测站位移的计算中,规范引入了３倍洛夫数,计及地幔的滞弹性,引入了计算冰后期回弹的ＩＣＥ－４Ｇ模型,列出了改正ＶＬＢＩ观测中天线形变改正的公式。关于地球自转和     

环火卫星运动的坐标系附加摄动及相应坐标系的选择

与处理地球卫星相关问题类似,在研究和处理环火卫星(尤其是低轨卫星)的轨道问题时,宜采用火心历元平赤道坐标系,即火心天球坐标系,其xy坐标面和x轴方向就是相应的平赤道面和平春分点方向.与地球的岁差章动现象类似,在该坐标系中,火星赤道面在空间的摆动同样会引起坐标系附加摄动.采用类似对地球岁差章动的处理方法,在一定精度前提下,基于IAU2000火星定向模型,处理了火星赤道面摆动中的岁差效应,并在此基础上,研究岁差对环火卫星轨道的影响,给出了相应的火星非球形引力位的变化及其导致的卫星轨道的坐标系附加摄动解,其表达形式简单,引用方便.与高精度数值解的比对表明,该分析解能够满足通常的精度要求.因此,在处理环火卫星(即使是低轨卫星)轨道及其相关问题时,可以采用统一坐标系:火心天球坐标系.而不必像当初处理地球卫星那样,为了避免计算坐标系附加摄动而引进一种混合型赤道坐标系,即采用瞬时真赤道面和历元平春分点方向作为其xy坐标面和x轴方向.在统一坐标系的选择下,实际工作中就不会存在坐标系转换的麻烦.     

激光测月资料分析中的广义相对论效应

本对激光测月资料分析中的相对论效应作了较系统的分析讨论，包括观测时刻的转换，TAI和 TDB两种时间尺度的换算、测站的地心坐标和反射器的月心坐标到太阳系质心框架下的瞬时空间坐标的转换以及引力时延改正等一系列问题。同时比较分析了目前我们算软件中的相对论模型，指出原模型必须作适当的改进才能和厘米级的观测精度相匹配。