刚体地球各种几何轴和物理轴的表述

以刚体地球极移和章动的联合动力学方程为基础,对刚体地球模型的形状轴、自转轴、角动量轴、CEP轴和CIP轴进行严格定义,给出它们的极移和岁差章动的动力学方程,明确各种轴之间的理论关系。理论研究表明,极移和章动的联合动力学方程要比现行的地球自转动力学方程综合性强,易于理解,容易对地球的各种几何轴和物理轴进行严格定义,并可同时求解极移和章动。给出的理论公式是对前人工作的扩展和改进,可为动力大地测量学和天文地球动力学的理论研究提供参考和依据。     

地球内核的章动效应

地球内核与地球自转有着密切的联系。由于内核的存在,将出现两个新的与地球自转有关的章动模式,即顺向的自由核章动(PFCN)和内核摆动(ICW)模式。本文依据Mathews等人的内核地球章动理论,讨论了归一化章动振幅的Mathews形式和Wahr形式的应用;通过PREM地球模型检测了内核对章动振幅的影响,由此发现内核在亚毫角秒量级上影响主要的章动项,它和当今的观测精度是一致的。     

利用2006—2015年VLBI数据进行地球定向参数解算与分析

目前正处在下一代甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry,VLBI）系统的建设时期。利用维也纳VLBI与卫星软件（Vienna VLBI and satellite software,VieVS）解算了2006—2015年的VLBI数据,得到了10 a的地球定向参数（Earth orientation parameters,EOP）时间序列,并与国际地球自转服务机构的结果进行了对比。利用解算结果得到了10 a的日长变化时间序列,通过傅里叶分析得出了日长变化的短周期、半月周期、月周期、半年周期和周年周期,同时还分析得到了极移序列中的周年项和张德勒周期项以及章动改正序列中的自由核章动项。此次解算工作可为武汉大学卫星台站日后的VLBI数据解析积累一定的经验。     

地球自由核章动及核幔耦合的研究

由于地球自转导致的自由核章动(FCN)及内核自由章动(FICN)等地球简正模是地球内部动力学过程的重要表征,也是认识核幔边界和内外核边界的重要手段,其包含的物理信息可为目前地球深部的研究手段比较匮乏的情况下获得地球深内部结构及物理性质和研究核幔及内外核耦合提供非常重要的约束。本文围绕地球自由核章动利用全球地球动力学计划观测网提供的全球超导重力观测资料和国际VLBI服务组织提供的章动观测资料,采用不同方法研究了自由核章动的本征周期和品质因子等     

液核地球极移和章动理论模型的改进

以经典的液核弹性地球自转动力学理论为基础,通过引入章动坐标系相对惯性空间的运动,建立液核地球极移和章动的联合动力学方程。由此定义液核地球的CIP轴,并对其进行解算。研究表明新方法克服了传统方法不能解决的一些问题(例如CEP和CIP的定义),简化了传统方法求解的复杂性。值得注意的是新方法可同时求解极移和章动,特别是在Smith M.L.(1977)理论中出现的倾斜模(TOM),在此只是作为一个特解而存在。     

天球有效大气角动量中的周年和半年项估计

为了讨论大气对非刚体地球章动周年和半年项的贡献,本文将大气有效角动量(1980.0～1998.33)从地面参考系转换至空间参考系得到大气的天球有效角动量CEAM,低通滤波后用最小二乘方法拟合得到顺、逆向周年和半年项的振幅估计。     

同时顾及章动和极移的地球自转方程

通过引进章动坐标系相对惯性参照系的转动角速度随时间的变化 ,导出了一个可同时解出章动和极移的地球自转方程 ,用这个方程可同时研究地球的强迫和自由转动。与现行研究地球自转的惯用方法相比 ,该方法综合性强 ,易于理解。     

地球引力场与地球自转变化

本根据现代空间技术测定地球引力场变化的进展，提出了用实测的地球自转参数和实测的低阶重力场变化结合的方法以研究地球角动量变化。其突出的优点是可以使引起地球角动量变化的质量项和速度场项解耦，使原来较复杂的问题简化。作为本提出的方法的实例，我们用Lageos-1和Lageos-2两颗卫星的SLR资料求解ΔC20，计算出ΔLOD序列，与（ΔLOD－Wind)残差序列相比，有较好的一致性，显示出本方法的有效性。     

同时顾及章动和极移的地球自转方程

通过引进章动坐标系相对惯性参照系的转动角速度随时间的变化,导出了一个可同时解出章动和极移的地球自转方程,用这个方程可同时研究地球的强迫和自由转动,与现行研究地球自转的惯用方法相比,该方法综合性强,易于理解。     

地球液核的章动效应

对液核地球模型的一般理论进行了研究, 并计算了液核对章动振幅的影响。     

三轴刚性地球自由旋转欧拉角变化数值模拟研究

假定地球是一个三轴刚性体,在Euclid空间中做自由旋转.在设定主惯性矩A小于B小于C的情况下,求解欧拉运动方程,得到数值解.计算结果表明:地球在除了自转和自由进动之外,同时还存在着自由章动.章动角会随着时间做周期性变化.重点讨论的是章动角的变化.     

Transformation of amplitudes and frequencies of precession and nutation of the earth’s rotation vector to amplitudes and frequencies of diurnal polar motion

The temporal change of the rotation vector of a rotating body is, in the first order, identical in a space-fixed system and in a body-fixed system. Therefore, if the motion of the rotation axis of the earth relative to a space-fixed system is given as a function of time, it should be possible to compute its motion relative to an earth-fixed system, and vice versa. This paper presents such a transformation. Two models of motion of the rotation axis in the space-fixed system are considered: one consisting only of a regular (i.e., strictly conical) precession and one extended by circular nutation components, which are superimposed upon the regular precession. The Euler angles describing the orientation of the earth-fixed system with respect to the space-fixed system are derived by an analytical solution of the kinematical Eulerian differential equations. In the first case (precession only), this is directly possible, and in the second case (precession and nutation), a solution is achieved by a perturbation approach, where the result of the first case serves as an approximation and nutation is regarded as a small perturbation, which is treated in a linearized form. The transformation by means of these Euler angles shows that the rotation axis performs in the earth-fixed system retrograde conical revolutions with small amplitudes, namely one revolution with a period of one sidereal day corresponding to precession and one revolution with a period which is slightly smaller or larger than one sidereal day corresponding to each (prograde or retrograde) circular nutation component. The peculiar feature of the derivation presented here is the analytical solution of the Eulerian differential equations.     

Observation of the Earth’s nutation by the VLBI: how accurate is the geophysical signal

We compare nutation time series determined by several International VLBI Service for geodesy and astrometry (IVS) analysis centers. These series were made available through the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). We adjust the amplitudes of the main nutations, including the free motion associated with the free core nutation (FCN). Then, we discuss the results in terms of physics of the Earth’s interior. We find consistent FCN signals in all of the time series, and we provide corrections to IAU 2000A series for a number of nutation terms with realistic errors. It appears that the analysis configuration or the software packages used by each analysis center introduce an error comparable to the amplitude of the prominent corrections. We show that the inconsistencies between series have significant consequences on our understanding of the Earth’s deep interior, especially for the free inner core resonance: they induce an uncertainty on the FCN period of about 0.5 day, and on the free inner core nutation (FICN) period of more than 1000 days, comparable to the estimated period itself. Though the FCN parameters are not so much affected, a 100 % error shows up for the FICN parameters and prevents from geophysical conclusions.     

Rotation of the Earth as a Triaxial Rigid Body

The Earth is taken as a triaxial rigid body, which rotates freely in the Euclidian space. The starting equations are the Euler dynamic equations, with A smaller than B and B smaller than C. The Euler equations are solved, and the numerical results are provided. In the calculations, the following parameters are used: (C-B)/A=0.003 273 53; (B-A)/C=0.000 021 96; (C-A)/B=0.003 295 49, and the mean angular velocity of the Earth's rotation, ω =0.000 072 921 15 rad/s. Calculations show that, besides the self-rotation of the Earth and the free Euler procession of its rotation, there exists the free nutation: the nutation angle, or the angle between the Earth's momentary rotation axis and the mean axis that periodically change with time. The free nutation is investigated.     

重力场的地球动力学与内部结构应用研究进展

深入认识地球深内部结构和内部动力学问题一直是基础地球科学研究领域的前沿热点,传统方法主要依赖于地震技术。近几十年来,随着新兴的现代重力观测技术革新(尤其是高精度超导重力技术的成功应用),使得检测地球内部动力学现象和物性信息成为可能。本文简述了我国在本领域近年来利用现代高精度重力技术在检测地球自由振荡、自由核章动、内核平动振荡、潮汐模型与极潮和内部结构方面的研究成果进展。     

弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次给出了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响;介绍了大气对地球自转影响的数值积分法,并给出了负荷理论方法;总结了大陆水分布对地球自转影响的数值原理;研究了海洋负荷潮汐对地球自转影响的理论和方法,在推导过程中抛弃了传统的直接数值积分法,直接以负荷引力位为基础,并将海潮潮高引入表达式中,推导出了海潮对地球自转影响的有关公式。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。