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。     

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     

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。     

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。     

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。     

利用重力和VLBI技术检测地球液态核的动力学效应

利用最新的武汉地区高精度重力和全球高精度甚长基线干涉（very long baseline interferometry,VLBI）测量技术观测确定了地球液态地核的自由核章动本征参数（包括本征周期和品质因子等）,同时获得了液核顶部的粘滞系数和液核的真实动力学椭率,使用Monte Carlo方法研究了本征周期的不确定度。结果表明,分别利用重力和VLBI确定的地球自由核章动本征周期值为430 sd（sd指恒星日）左右,两者间的差异为1.47 sd,粘滞系数为1 028 Pa·s。讨论了导致两者差异的主要原因,并将结果与国内外同类研究结果作了对比。     

应用地球物理方法建立刚体地球章动序列

本文介绍了建立刚体地球章动序列的地球物理方法。依据固体潮的理论，建立了一个新的刚体地球章动序列，章动项的系数截断到０．０００１ｍａｓ，在考虑二阶效应的情况下，一共包括了３０４项。     

国际GGP计划和武汉超导重力仪观测

介绍了近年来应用部分超导重力仪观测研究地球动力学研究方面的成果 ,包括精密测定地球潮汐常数 ,研究大气和海洋潮汐信号 ,确定地球自由核章动参数和检测地球自由振荡等内容。     

EARTH ROTATION EQUATIONS CONTAINING BOTH NUTATION AND POLAR MOTION

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｍｏｄｅｒｎＥａｒｔｈｒｏｔａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ ,ｔｈｒｅｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅｓａｒｅｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄ ,ｉ.ｅ .,ｔｈｅｓｐａｔｉａｌ (ｉｎｅｒｔｉａｌ)ｆｒａｍｅＯξ1 ξ2 ξ3,ｔｈｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｆｒａｍｅＯｘ1 ｘ2 ｘ3ａｎｄｔｈｅｎｕｔａｔｉｏｎｆｒａｍｅＯｘ01 ｘ02 ｘ03.Ｔｈｅｎｕｔａｔｉｏｎｆｒａｍｅｄｅｆｉｎｅｓａｃｅｌｅｓｔｉａｌｅｐｈｅｍｅｒｉｓｐｏｌｅ .Ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｃｅｌｅｓｔｉａｌｅｐｈｅｍｅｒｉｓｐｏｌｅｗ…     

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。     

主要章动项振幅与自由核章动的检测

章动观测值与理论值之间的差异提示人们，当前所使用的Ｗａｈｒ章动理论中存在一些未知的效应。本文利用ＶＬＢＩ观测资料和测纬资料，对主要章动项振幅和自由核章动周期进行了检验。实际计算表明，根据ＶＬＢＩ资料和测纬资料的处理，所得到的自由核章动周期是相同的。     

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.     

三轴弹性地球自转的动力学方程

整体地球自转动力学理论一般假设地球是旋转对称的,但实际上地球是一个非对称的旋转椭球体。因此,三轴地球自转的研究是符合现实的。本文在弹性地球自转Liouville方程的基础上,在推导过程中所有量保留到极移平方和椭率乘积量级而忽略其更小量级的情况下,给出了适用于地球自转研究的三轴弹性地球自转的动力学方程。同时也列出了求解三轴弹性地球自转自由摆动的两种方法,即椭圆积分方法和椭圆函数方法。最后指出,如果在推导过程中保留更小量级,则弹性地球模型的自转动力学方程无解析解;旋转对称地球自转的线性解是三轴地球模型在极移量级下的一种特例,且三轴弹性地球模型不可能出现第二自由摆动。     

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。     

Analytical versus semi-analytical determinations of the Oppolzer terms for a non-rigid Earth

Estimations of the Oppolzer terms for the angular momentum and rotation axes of a non-rigid Earth are obtained from two different approaches and compared. The first approach is an analytical method which relies on the solutions of the Liouville equations for a two-layer Earth model. The Oppolzer terms are evaluated from analytical expressions. The results are then compared to those calculated from Wahr's theory of nutation for a non-rigid Earth, which is the second approach used. Results are obtained for the main nutation frequencies and for the precession case. The differences between the two solutions are generally quite small (the relative error is most of the time under 8%) and are, for a large part, due to successive approximations and truncation effects during their determination. Departures of the results from the two methods are significantly larger for frequencies near the Free Core Nutation (FCN) resonance. This is particularly true for the Oppolzer terms of the angular momentum axis. The Earth model adopted is a little bit different in each case: for the Liouville system solution, we have limited the model to a homogeneous elastic mantle and a homogeneous liquid core. Another source of some of the small differences in the results is the presence of a solid inner core in Wahr's theory. We confirm through the analytical calculation the strong effect of the core on the Oppolzer terms of the angular momentum axis for a non-rigid Earth at the precession frequency. Finally, an application is given in the determination of the axes' position at J2000 for a non-rigid Earth. Received: 23 February 1998 /Accepted: 18 November 1998     

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.