天文地球动力学中的相对论效应

天文地球动力学利用空间与地面观测手段，监测和研究地球整体与各圈层的物质运动以及它们间的相互作用，这都离不开广义相对论及的时间与空间。随着空间对地观测精度的，为了充分利用高精度观测提供的信息，在天文地球动力学的研究中必须考虑相对论效应。所涉及的相对论效应包括：（1）相对论参考系的建立，（2）在恰当的参考系中对观测者和被观测对象的相对论运动方程（平动和自转）的描述，（3）观测者和被观测对象间的电磁信号传播，（4）依赖于坐标选择的结果与具有物理意义的可观测量的转换，（5）某些基本概念在定义在广义相对论框架下的重新确认。本文对天文地球动力学中的这些相对论效应作了简要的评述。     

天文地球动力学中的相对论效应

天文地球动力学利用空间与地面观测手段 ,监测和研究地球整体与各圈层的物质运动以及它们间的相互作用 ,这都离不开广义相对论涉及的时间与空间。随着空间对地观测精度的提高 ,为了充分利用高精度观测提供的信息 ,在天文地球动力学的研究中必须考虑相对论效应。所涉及的相对论效应包括 :( 1 )相对论参考系的建立 ,( 2 )在恰当的参考系中对观测者和被观测对象的相对论运动方程 (平动和自转 )的描述 ,( 3 )观测者和被观测对象间的电磁信号传播 ,( 4 )依赖于坐标选择的结果与具有物理意义的可观测量间的转换 ,( 5)某些基本概念与定义在广义相对论框架下的重新确认。本文对天文地球动力学中的这些相对论效应作了简要的评述。     

Blazars的聚束效应

本文对Blazars的聚束效应及相关的理论作了较全面的综述，指出了一 些有待进一步探讨的问题和需要进一步完善的理论，并对其中几个具体问题进行研究，得到了一些新结果。第一章简单介绍了活动星系核的特征、分类及其标准模型。第二章综述了Blazars的基本性质、对Blazars的谱特征、高光度、高偏振、激烈光变、超光速现象和高能辐射等作了介绍。第三章介绍了相对论喷流模型，以及利用相对论喷流模型解释Blazars的极端观测特性，如用相对论喷流模型从理论上解释了Blazars的高光度、剧烈光变及高能量转换率，偏振方向的快速变化，超光速现象，发射线和高能辐等能观测特性。同时介绍了喷流具有相对论性的观测证据并重点介绍了喷流的加速和减速两个理论模型。第四章是聚束效应的几项具体研究工作，首先分析了28个BL Lac天体，24个核优势高偏振类星体，29个核优势低偏振类星体，以及11个瓣优势低偏振类星体的射电和光学流量，证实具有相对论喷流的AGNs的Doppler提升效应确实存在，且很明显，光学和射电是高度聚束的。最小光变时标是一个及其重要的物理理，短时标光变能给人们提供大量的信息。但最小光变时标一般是在不同波段探测到的。利用加速模型，我们从理论上导出了一个联系各波段最小光变时标的公式，可把观测到的不同波段最小光变时标转换为同一波段的最小光变时标。利用该公式，把观测到的29个Blazars的不同波段最小光变时标转换为γ波段的最小光变时标，我们分析了这些对象光度与光变时标的关系，证实了Blazars的γ射线是高度聚束的。我们还研究了Blazars的偏振，发现偏振也是和聚束效应密切相关的，对Blazars的高能辐射也作了一些探讨，发现同步自康普顿模型能较好的解释Blazars天体的γ辐射。另外，提出一个新的喷流的电子注入模型，成功的解释了射电选Blazars天体在爆发时的谱硬化现象。     

相对论参考系中的时延问题

处理光传播时延观测模型时，一般有两种作法，即在BRS或GRS中处理，但这两种结果，进行参考系间的时延转换时并不严格相等。本对这一问题作了仔细分析，指出总理 的根源在于他们使用的时延转换公式并不精确，应以修正，中推导出这些改正项，并用新的时延转换公式严格证明了在PN1精度下与时延有关的观测模型在两类参考系中的等价性。     

脉冲星时间尺度及其TOA预报初步分析

在简述国际天文学会(IAU)定义的几种不同时间尺度的基础上,重点讨论脉冲星计时观测中时间坐标相对论转换问题。脉冲星计时观测资料分析应该参考地球时TT,并将TT转换为质心坐标时TCB或质心力学时TDB。基于IAU重新定义的TDB,讨论和比较了时间坐标转换的解析算法和利用太阳系天体历表的数值积分算法。分析了TCB和TDB对脉冲星自转参数测量的影响。最后,以毫秒脉冲星PSR B1855+09的计时模型为例,初步分析了脉冲星脉冲到达时间的预报问题。     

视超光速源的统计分析

本文收集了视超光速源样本的有关观测数据，在同步加速自康普顿散射机制下导出了各源的多普勒因子，再利用视超光速源的相对论射束模型计算样本源的有关物理量，如射电光度和亮温度，并与它们的观测值作直接的比较，得到较好的相关结果。这些结果支持了活动星系核中具有相对论射束运动的假设。同时我们比较了样本源的射电、光学、Ｘ射线的发现它们之间有一定的相关性，说明在不同波段上的辐射机制可能存在某种联系。     

太阳系天体地面VLBI观测的相对论时延模型

以太阳系质心参考系为基础，根据太阳系的质心参考系和非旋转地球质心参考系的坐标转换关系，推导了太阳系天体地面VLBI观测的相对论时间延迟模型，给出了一个通用的解析表达式．根据这一公式可以得到平劲松博士所采用的公式，以及当地心与源的距离无限大时，可得河外射电源VLBI观测的Zhu—Groten模型、Shapiro模型和IERS(92，96)推荐模型．所推导的公式严格解析且无误差，在实际应用中建议采用这一公式．同时详细地讨论了所推导公式的实用范围和各种舍掉项的量级估计，并详细给出了时间延迟理论模型的计算步骤．     

Gamma暴余辉的相对论流体动力学演化和光变曲线

本文首先对Gamma暴的观测特性和物理过程作了简要的介绍，而后，对火球模型的相对论流体动力学机制和同步加速辐射机制作了论述。主要工作是：具体研究火球所抛出壳层的相对论流体动力学演化，应用同步加速辐射机制，通过由共动坐标系到实验室坐标系的相对论变换，得到Gamma暴余辉的光变曲线。对于火球壳层的不同的动力学演化规律，各向同性或各向异性的壳层抛出形式，以及不同的外部介质环境，所得到的光变曲线都各不相同。通过对这些不同的光变曲线的比较，明确了Gamma暴余辉的整体的物理演化图象以及各种物理过程在Gamma暴余辉演化过程中所起的作用，并从余辉演化的方面进一步理解了Gamma暴的物理本质。     

云南天文台大气视宁度观测和初步探讨

介绍了为云南丽江高美古选址点作对比的云南天文台点的大气视宁度观测统计和结果，对观测过程中的有关问题作了初步探讨。对高美古和云南天文台的１９９５年５月和１９９５年１２月２０日观测资料作了对比，结果表明：高美古选址点的视宁度明显优于云南天文台。     

相对论电子的物理效应及其在高能天体中的应用

本文对相对论电子的辐射性质、能谱演化和加速机制等进行了简要的介绍。同时，对相对论电子在高能天体中的辐射作用和特性进行了简要的综述。本文给出了相对论电子在Blazar天体的射电辐射机制、光变机制、BL Lac天体的辐射机制以及γ暴的辐射机制等方面的应用研究成果。1、提出了相对论电子的光学薄同步辐射模型：解释Blazar天体的射电平谱：Blazar中心体的剧烈活动，使射电辐射区处于等离子体湍动状态，其中的相对论电子在湍动等离子体波的二交费米加速、激波加速、辐射损失、粒子逃逸和辐射区的绝热减速等物理过程作用下，形成较平的能谱，产生射电平谱。2、提出了新的Blazar天体光变模型：当Blazar天体爆发时，中心天体产生大量的相对论电子，注入喷流中；相对论电子产生同步辐射，并不断损失能量和逃逸辐射区，使它们的能谱快速变化，引起辐射发生快速光变。3、给出了BL Lac天体的等离子体反应堆模型：大量相对论电子从中心天体注入周围的等离子体反应堆中，通过同步辐射快速损失能量，同时这些电子同步吸收反应堆中不透明的光子，产生一个稳定、各向同性的幂律分布，其谱指数为γ＝3；然后，这些相对论电子通过等离子体反应堆的爆发或其表面扩散过程逃逸出来，辐射低频的同步辐射。模型解释了BL Lac天体的高频辐射表现出快速的谱变化性质，即流量减小时谱变陡。4、提出了相对论电子的内激波加速模型，解释γ暴的尖峰光变特性：在γ暴产生的相对论运动的壳层中，有内激波产生；激波在壳层中传播，耗散壳层的运动能，使其中的部分电子加速成为相对论电子。然后，这些电子通过同步辐射产生观测到的γ辐射。模型认为，γ暴中的每个尖峰辐射是一对内激波加速相对论电子的辐射过程，复杂的γ暴光变曲线是多对内激波辐射过程的叠加。     

地球四极矩定义及参考系转换的探讨

文[1]对地球四极矩在太阳系质心参考系（BRS）中影响人造卫星运动的相对论效应作了仔细的研究，引入相对经模型轨道的厘米级上符合。本文发现，利用文[2]得到的结果与此有矛盾。经过研究，我们认为其原因在于文[2]定义的均匀极矩及其转换上存在缺陷，在实际应用中应考虑其局了性。本文还将文[2]的方法与相对论参考系的最新结果DSX理论进行了比较。     

视超光速运动的相对论超光速模型

从相对论出发，在视超光速源质心相对于观测静止的条件下，推导出两个向相反方向运动的视超光速子源之间的视速度方程，这一方程包含了相对论射束模型的表观横向速度公式，且对高，低速不同条件均为适用。     

Blazars的聚束效应

本文对blazars的聚束效应及相关的理论作了较全面的综述 ,指出了一些有待进一步探讨的问题和需要进一步完善的理论 ,并对其中几个具体问题进行研究 ,得到了一些新结果。第一章简单介绍了活动星系核的特征、分类及其标准模型。第二章综述了blazars的基本性质 ,对blazars的谱特征、高光度、高偏振、激烈光变、超光速现象和高能辐射等作了介绍。第三章介绍了相对论喷流模型 ,以及利用相对论喷流模型解释blazars的极端观测特性 ,如用相对论喷流模型从理论上解释了blazars的高光度、剧烈光变及高能量转换率 ,偏振方向的快速变化 ,超光速现象 ,发射线和高能辐射等观测特性。同时介绍了喷流具有相对论性的观测证据并重点介绍了喷流的加速和减速两个理论模型。第四章是聚束效应的几项具体研究工作 ,首先分析了 2 8个BLLac天体 ,2 4个核优势高偏振类星体 ,2 9个核优势低偏振类星体 ,以及 1 1个瓣优势低偏振类星体的射电和光学流量 ,证实具有相对论喷流的AGNs的Doppler提升效应确实存在 ,且很明显 ,光学和射电是高度聚束的。最小光变时标是一个及其重要的物理理 ,短时标光变能给人们提供大量的信息。但最小光变时标一般是在不同波段探测到的。利用加速模型 ,我们从理论上导出了一个联系各波段最小光变时标的公式 ,     

利用中国古代月掩星资料研究地球自转速率长期变化的方法探索

我国古代有相当丰富的月掩星观测记录。因其未记录观测时刻，用它们来研究地球自转速率的长期变化是相当困难的。刘次沅率先引入“可见时间段”的概念，使这一问题的解决成为可能。本文对刘次沅所采用的进行了分析和评述，并在此基础上提出了“最或然二次曲线拟合法”以综合处理中国古代的月掩星资料，期望能得到较为客观、合理、精确的地球自转速率的长期变化值。     

用α—修正平均平滑月掩星观测资料

因为短的积分时间（0^s.001）和月球附近很强的背景光这度，月掩星观测资料通常需要进行某种处理以除去噪声，而α-彩好的消除噪声能力，可以用来平滑月掩星观测资料，很少甚至完全不影响掩星的衍射图象。本文介绍了α-修正平均方法并指出对α=0，ι=9的α-修下平均是对月掩星观测资料的最佳滤波器。     

相对论喷束模型中表现速度计算的修正

在相对论喷束模型中，假设源的核在观测者静止坐标系中不动的前提下，推出了现在已得到广泛承认和采用的计算相对论等离子团横向视速度的公式．随着观测精度的提高，对核固定不动的假设提出了怀疑，认为有必要重新估价表现横向速度公式的正确性，并在更普遍的框架下，找出该公式的修正形式．本文试图对几种根据目前对射电源一般结构认识提出的模型，初步探讨这种修正的可行性．     

Gamma暴余辉的相对论流体动力学演化和光变曲线

本文首先对Gamma暴的观测特性和物理过程作了简要的介绍 ,而后 ,对火球模型的相对论流体动力学机制和同步加速辐射机制作了论述。主要工作是 :具体研究火球所抛出壳层的相对论流体动力学演化 ,应用同步加速辐射机制 ,通过由共动坐标系到实验室坐标系的相对论变换 ,得到Gamma暴余辉的光变曲线。对于火球壳层的不同的动力学演化规律 ,各向同性或各向异性的壳层抛出形式 ,以及不同的外部介质环境 ,所得到的光变曲线都各不相同。通过对这些不同的光变曲线的比较 ,明确了Gamma暴余辉的整体的物理演化图象以及各种物理过程在Gamma暴余辉演化过程中所起的作用 ,并从余辉演化的方面进一步理解了Gamma暴的物理本质     

环月飞行器精密定轨的模拟仿真

以中国正在实施的探月计划“嫦娥1号”工程为背景，分析了在中国联合S波段(USB)测控网和甚长基线射电干涉(VLBI)跟踪网的现有空间分布、观测精度水平下的环月飞行器精密定轨．采用的方法是模拟仿真计算，即首先模拟观测数据，然后在计入各误差源的影响后进行求解，并对解算结果进行比较．模拟仿真的工具是美国宇航局哥达德飞行中心的空间数据分析软件系统GEODYN．环月飞行的主要误差源是月球重力场，为此首先讨论了目前精度最高的月球重力场模型JGL165P1的(形式)误差．在模拟了测距、测速以及VLBI的时延、时延率数据后，计入月球重力场的误差进行精密轨道确定．定轨时采用了减缩动力学(reduced dynamic)方法，即选用合适的经验加速度参数吸收重力场误差对定轨的影响．结果表明对于一个不将月球重力场作为主要科学目标的探月计划(如“嫦娥1号”)，减缩动力学方法是一个简单、有效地提高环月飞行器定轨精度的方法．     

一个含有丰富快速精细结构的射电大爆发

本文对１９９０年７月３０日云南天文台四波段太阳射电高时间分辨率同步观测系统＾「１，２」所观测到的太阳射电大爆发进行了分析，对在１．４２ＧＨｚ，２．００ＧＨｚ，２．８４ＧＨｚ三个波段上观测到的大量尖峰辐射作了关于寿命和强度的统计，最后，针对本次爆发中的ｍｓ－ｓｐｉｋｅｓ的特点做了一些讨论。     

两对双星的月掩星光电观测

本给出了两对双星的月掩星光电观测结果，它们是SAO075627和SAO098245，其掩星光变曲线和计算拟合曲线分别由图（1）和图（2）所示，计算结果列于表2。