内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)-理论基础

地球固体内核(SIC)和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩,从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的,因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模,其频率与自由核章动(FCN)相差不太远,且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献[1]理论的基础上,对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究,顾及到高阶引潮力位的影响,介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义,引潮力位的复数球函数表示,复数矢量球函数的基本理论等.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)

地球固体内核（SIC）和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩，从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的，因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模，其频率与自由核章动（FCN）相差不太远，且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献〔1〕理论的基础上，对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究，顾及到高阶引潮力位的影响，介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义，引潮力位的复数球函数表示，复数矢量球函数的基本理论等.     

超导重力技术在探讨核幔边界黏性特征中的初步应用

旋转椭球型地球的固体地幔与液态地核间相互作用而产生的逆向本征模通常称之为地球自由核章动,自由核章动的品质因子（Q值）能有效反映核幔边界层能量耗散特征,与核幔边界的黏滞度密切相关.本文首次利用全球地球动力学计划网络23个台站27组高密度采样的高精度超导重力仪器观测数据,采用迭积技术,确定了自由核章动参数Q值,进而计算了核幔边界的黏滞系数.数值结果说明获得的核幔边界动力学黏滞系数达到10³ Pa·s量级,与加拿大科学家Smylie等利用VLBI观测资料获得的最新结果一致,这说明重力技术是有效应用于研究地球深内部结构的重要手段之一.     

利用VLBI和超导重力资料研究自由核章动周期时变特征

本文根据自由核章动在章动观测和时变重力观测中引起的与其频率相近的受迫章动项或固体潮潮波的共振特性,选取6个不同机构解算的VLBI天极偏差序列和全球超导重力仪网络提供的7个台站高精度时变重力观测资料,根据加权最小二乘方法拟合地球自由核章动参数,研究其本征周期的时间变化特征.VLBI资料获得的本征周期变化幅度在1天之内,存在十年尺度的时间变化特征,迭积多台站同时段重力资料获得的自由核章动本征周期时变特征与VLBI获得的结果相比变化幅度较大,但趋势大致符合.在此基础上,通过自由核章动的理论模型探讨了影响其本征周期的几个主要因素,结果表明FCN周期变化与电磁耦合存在相关性,核幔边界磁感应强度径向分量变化导致的电磁耦合的变化可能是造成FCN周期时变性的原因.     

贝叶斯算法在拟合自由核章动参数中的应用

用高精度重力技术检测地球自由核章动(FCN)参数(包括周期和Q值等)的难点是资料观测信噪比低,传统的方法是使用最小二乘拟合,但是获得的FCN共振参数精度不理想.本文利用武汉国际潮汐基准站高精度超导重力仪和全球超导重力仪观测的时变重力资料,根据贝叶斯算法拟合地球自由核章动(FCN)参数.我们将贝叶斯拟合方法与传统最小二乘法实施了对比分析,研究了不同台站资料差异.讨论了潮波选择和不同海潮模型等因素对FCN参数的影响.结果表明用贝叶斯算法获得的FCN品质因子与空间大地测量VLBI结果吻合的更好,这说明贝叶斯算法可靠性高,为研究地球深内部构造参数(核幔边界粘滞系数等)提供了有效依据.     

应用精密引潮力位展开建立刚体地球章动序列

通过对Melchior P.潮汐与章动理论的改进，给出了高阶日月引潮力位引起的岁差章动力矩，建立了刚体地球极移和章动的联合动力学方程，由此对天球中间极（CIP）进行了严格的理论定义. 在各阶潮汐力矩的作用下，得到CIP轴岁差章动的表达式. 通过推导发现，奇数阶引潮力位产生的岁差章动力矩使得黄经章动和交角章动出现了异向项（即：黄经章动出现了cos项，交角章动出现了sin项）. 最后利用郗钦文精密引潮力位展开，建立了737项刚体地球章动序列. 新的章动序列是IERS2003采用的刚体地球章动序列REN2000（包含678个日月章动项）的一个补充.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅵ)——章动转换函数和内核的动力学效应

本文是序列文章的第六篇,其主要内容包括：讨论了两种章动转换函数表达式以及它们系数之间的关系,指出了前人给出系数值的缺陷,以及某些公式表述的错误;基于内核地球模型的有关参数,利用Mathematica数学分析软件计算了PREM和1066A地球模型在FULL理论、MTIC和FIC近似下的章动本征模频率和章动转换函数的有关系数;计算了内核动力学对受迫章动的影响,结果表明其影响已在目前VLBI可检测的量级内.本文对地球章动转换函数进行了较完整的论述,期望对进一步研究地球自转动力学起重要作用.     

岁差章动极移对轨道根数的影响

基于岁差章动和极移的理论模型,以及卫星受摄运动的高斯方程,本文研究了岁差章动和极移对开普勒轨道根数的影响.除了定性分析的理论推导外,本文还根据定性理论公式给出了定量的计算分析,从而获得了卫星轨道解析理论中处理岁差章动极移所需要的理论依据.岁差章动对开普勒轨道根数的影响是比摄动力低一阶的,极移的影响是低二阶的.因此对于一阶轨道解析理论,岁差章动和极移的影响全部是二阶的从而可以忽略不计.对于卫星轨道二阶解析理论,仅一阶摄动力需要考虑岁差章动的影响,其余可以全部忽略不计.由于只有地球扁率摄动是一阶的,所以只有地球扁率摄动J_2项需要考虑岁差章动的影响.在定轨时间段小于三天时,岁差章动在这期间的变化量是二阶,所以可以把岁差章动的影响看成是不变的.本文结论对解析定轨具有指导意义.     

西太平洋气旋频数、强度与地球日长、章动的相关性探索

地球自转参数变化引发大气、洋流变化,因此本文试图探索西太平洋气旋频数、强度与地球自转参数的相关性,结果表明:日长月平均值与下一月气旋频数呈正比,章动月标准差与下一月气旋强度相关性较好;频数与强度极端年份的日长、章动逐日变化有显著差异,频数最大值年与最小值年对应的日长位相呈明显的反相,相位若接近同步,则大值年对应的日长明显大于小值年;频数极端年份4-6月章动的位相差异明显,7-9月章动幅度差异明显;强度极端年对应的前30天逐日日长呈非常显著的反相关系,x方向章动具有明显差异,大值年的x方向章动值均偏小.     

解算液核自由章动常数Akpem>-Btkem>方法及其结果

地球液核旋转产生近周日晃动（NDFW）．利用周日波的液核共振效应解算液核自由章动（FCN）常数是液核研究的一个方面．1987年以来一些国家的学者相继开展了由潮汐资料解算FCN常数的研究,他们基本上都采用了5个周日波参与解算的迭积法(stackingmethod)．本文提出了一种有直观几何意义的Akp-Btk方法,仅用信噪比最高的3个周日波就可完成FCN常数的解算,并选用3个超导重力台站Cantley（北美洲）、武汉（亚洲）和布鲁塞尔（欧洲）的资料进行计算．解算的液核自由章动常数（TFCN和Q）与VLBI的观测结果基本一致,这在十几年来尚属首次．