低纬子午环配备科学CCD后的课题目标

针对低纬子午环配备科学ＣＣＤ后的观测能力，叙述了该仪器观测的课题目标：为建立准惯性天球参考架提供充分的观测数据，为建立动力学参考架和太阳系动力学研究提供天然卫星和小行星的高精度数据，为银河系结构和运动学研究提供必要的数据，为某些天体物理课题研究提供有用的数据，为地球动力学和天文地震研究提供基本的测量数据。将来编制观测纲要时，会兼顾到这些方面的需要，合理安排，以求充分发挥该仪器的作用。     

低纬子午环配备科学CCD后的课题目标

本文根据基本天体测量的主要任务和目前发展趋势的要求 ,以及低纬子午环配备CCD后的观测精度、效率和极限星等 ,提出了该仪器长期观测的课题目标 ,包括建立实用的准惯性天球参考架和动力学参考架 ,为太阳系动力学研究 ,为银河系结构和运动学研究 ,为某些天体物理课题研究的需要 ,提供有用的观测数据 ,为本地的地震预报和天文地震研究提供参考数据。在甚长基线射电干涉测量技术和空间测量技术迅速发展的时代 ,地面光学天体测量仍具有其不可取代的优势 ,只要能高精度地测定仪器的各种误差 ,消除仪器重力变形和热变形的影响 ,并尽可能消除由地球大气因素引起的系统误差影响 ,取得与空间测量平均而言可比的观测精度 ,两者相互配合 ,取长补短 ,就能更好地为上述诸多课题目标开展观测和研究 ,促进天体测量学和有关学科的发展 ,文中对这些要求的实现作了必要的叙述。     

研制低纬子午环初衷的沿革

介绍了在低纬子午环研制过程中，如何跟踪国内外测量方法和科学技术的发展，调整该仪器的主要课题目标：开始时仅计划在低纬度地区进行天体位置的绝对测定，改善基本星表系统；在１ｍ望远镜试验ＣＣＤ底片重迭法成功后，打算把该仪器绝对测定的恒星位置与河外天体联系起来，间接地建立准惯性天球参考架；当国外传统子午环配备ＣＣＤ测微器作相对测量后，提出了在该仪器上配备ＣＣＤ测微器作绝对测定的方法，用其观测数据直接建立实用的准惯性天球参考架，并为太阳系和银河系研究提供有用数据的总体目标。     

双星观测量计算方法的改进及应用

双星轨道拟合是基本天文研究领域的重要内容,其给出的动力学质量、轨道参数具有重要的应用价值.前者是恒星系统动力学研究和恒星物理演化研究必不可少的参量,后者则对提高亮星星表参考架的参考星数密度具有重要意义.但是,该项研究此前普遍采用了一些近似,如切平面的变化与空间的透视效应均被忽略.对上百个含亮子星的双星系统而言,这些近似引起观测量计算的偏差已经超过了当前的观测误差(1 mas).我们以牛顿二体模型为基础,用严格的立体几何关系改进了观测量的计算方法,通过仿真和观测数据验证了方法改进的有效性.拟合的结果表明,模型参数的拟合值和子星的观测量预报均有显著的改进.因此,对于双星,尤其是太阳系邻近的远距双星,改进观测量计算方法是必须的.     

基于多种观测资料的双星轨道拟合研究

双星轨道拟合研究的主要目标是给出双星系统完整的运动学参数,包括质心运动学参数、二体轨道参数、恒星质量参数等.这些参数不仅是高精度、高密度星表参考架的必要组成部分,而且为恒星物理、星团和星系天文学等领域的研究提供了重要帮助.近年来,随着各种观测技术的发展和应用,特别是空间天体测量、光干涉观测和高分辨分光观测的开展,各种高精度的观测资料越来越多,双星轨道拟合也成为当前天文学研究的重要研究课题.针对联合多种观测资料的双星轨道拟合研究,本论文开展了如下几方面工作:     

未来的国际天球参考架

本文简述了国际天球参考架的发展历史和现在射电参考架的现状—基准源选择的标准和参考架的稳定性。描述了地面上光学观测在依巴谷参考架的维持和加密的一系列工作。介绍由天体测量卫星GAIA和SIM给出的天球参考架可能逵到的精度。详述了在今后十年中地面天体测量的作用以及正在开展有关天球参考架的研究课题 ,同时也列出了我国正在和即将开展天体测量的几个研究课题     

依巴谷后的天体测量卫星项目——空间光干涉卫星

简述了依巴谷后提出的天体测量卫星项目,如FAME、DIVA、JASMINE、SIM Lite、Gaia、OBSS、JMAPS等。描述了空间光干涉从1980年至今的发展过程,特别给出了用天体测量方法研究天体物理课题之SIM Lite工程的近况:科学目标、仪器的结构、技术上的重大突破点和观测方式等。重点介绍了SIM Lite参考架的构建,包括栅格星和类星体的选择,以及SIM Lite光学参考架与射电参考架ICRF-2之间的联系和联系的精度。比较了SIM与Gaia观测方式的不同点,以及它们在天体物理研究和参考架的建立上互补之处。最后,回顾了中国科学院"八五"重点项目"光学天文中高空间分辨率应用和技术研究"和当前开展有关光干涉工作的一些情况,以及今后开展此课题的若干建议。     

低纬度地区天体位置绝对测定的意义

本文简述了传统的子午环绝对测定天体位置的方法及其不适用于低纬度地区的局限性。根据在低纬度地区用卯酉圈观测绝对测定子午环参数的方法,阐述了在低纬度地区进行天体位置绝对测定的可能性和必要性。指出在南北半球观测的联结方面,在同一架仪器的系统中实现整个黄道带恒星位置和太阳系天体位置的绝对测定方面,对于改善基本参考坐标系和为太阳系动力学研究提供基本资料,将有十分重要的意义。     

太阳耀斑大气动力学及其光谱诊断

七十年代以来的空间和地面观测表明,太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的动力学过程。耀斑动力学的研究已成为当今太阳物理研究中重要的前沿课题之一.本文概要地介绍近年来在耀斑动力学过程的观测和理论方面的重要进展以及耀斑大气动力学的光谱诊断方法,并讨论了今后在观测和理论两方面的努力方向,为我国在即将到来的太阳22周峰年中的耀斑动力学研究提供参考.     

参考架转换参数估计与分析

在描述不同参考架转换参数估计方法的基础上,利用太阳系行星历表资料估计了近代不同DE(Development Ephemeris)历表之间的转换参数;利用脉冲星计时观测与VLBI(Very Long Baseline Interferometry)技术观测得到的毫秒脉冲星位置资料,估计了基于DE历表的动力学参考架与河外射电源参考架(ICRF)之间的转换参数.给出的不同参考架之间转换参数包括旋转矩阵的3个旋转角及其随时间的变化率,参考历元为MJD51545.结果表明:DE200到DE405历表转换参数的旋转角最大绝对值为13 mas,其随时间变化率为-0.0007 mas/d.DE414到DE421历表转换参数的3个旋转角的绝对值均小于0.1 mas.估计得到的DE421到ICRF转换参数的旋转角最大绝对值为3 mas,旋转角随时间变化率也是必须计及的.     

双星轨道拟合的研究进展

双星轨道拟合是天文学的一项基础性研究工作。其主要目的是给出双星系统的二体轨道参数,这些参数不仅是高精度、高网格密度星表参考架的必要组成部分,而且也为理解各种有关观测现象提供了必要的动力学基础;更重要的是,双星轨道拟合可以直接估计恒星物理和星系天文学等领域极有应用价值的恒星质量参数。因此,长期以来双星轨道拟合工作一直受到研究者的广泛关注。近年来,随着高精度的恒星运动学观测资料的大量积累,双星轨道拟合更成为天体测量和天体力学的一个共同的热点课题,有关研究也有了长足的进展。综述了双星轨道拟合的历史及现状,其中着重介绍了目前所用的主要观测资料和各种具体的拟合模型、拟合方法;简要描述了几种主要的双星星表;展望了今后双星轨道拟合工作的发展趋势。     

中国等高仪星表的现状和未来

自七十年代后期起，中国的４架光电等高仪就开始注重于旨在改进基本星表系统的观测．这４架光电等高仪均实现了现代化改造：实现全自动化操作和采用光子计数记录，这使得仪器能通宵达旦地工作，效率倍增．近年来用中国光电等高仪的观测已经编算出几部等高仪星表，其两个坐标（α和δ）的精度都很好，极限三等可达１１ｍ以上．将来这４架光电等高仪和即将用ＣＣＤ装备的Ⅲ型光电等高仪将会对基本天体测量做出更大贡献．     

第二个天体测量卫星(Gaia)项目的进展

简述了第二个天体测量卫星Gaia(将于2013年3月发射)项目的科学意义,并给出了该项目的组织工作和最近的进展.描述了Gala观测资料处理的基本原理,以及与依巴谷观测资料处理的不同点.介绍了Gaia参考架构建的考虑,以及为了构建微角秒量级的参考架,应在自行中加入系统差改正,如长期光行差、引力波效应、宇宙膨胀各向异性的影响,弱的微引力透镜和微引力透镜噪声效应等.介绍了Gaia光学参考架与射电参考架ICRFL2之间建立联系过程中,选择河外射电源的准则,其中包括源的核漂移和光学长期变化监测等.最后,提出了我国现有设备参与支持Gaia的地基观测,以及正在研制的65 m射电天线在射电天体测量方面可以开展的若干课题.     

65 m射电望远镜背架结构日照温度效应实验研究

借助精密工程测量手段,对65 m天线背架的日照温度效应进行了实验研究.在天线背架设计坐标系下分析实验数据,建立了日照温度变形模型,得出背架结构沿X方向变形系数为Kx=1.30×10-5,沿Z方向变形系数为Kz=-0.44×10-5,沿Y方向变形偏向太阳照射一侧.根据实验数据建立的背架变形模型,模拟分析了65 m天线背架日照温度变形对面形精度的影响,得出环境温度变化1℃带来的面形精度(均方根值rms)影响分量约为0.09 mm.实验结果为65 m天线主动面调节提供了很有价值的参考数据.     

ICRF与Gaia-CRF参考架特性分析

天体测量学是天文学中最古老的分支之一, 它是天文学的基础, 对天体物理学和大地测量学的许多方面至关重要.天体测量学的核心任务之一就是建立一个高精度天文参考系, 以便利用这样的惯性参照系来描述天体的位置和运动、研究银河系的运动学特征及对同一天体在不同波段的对应体进行位置认证和比较.当前的天文参考系是参照银河系外天体(主要是活动星系核)的位置来定义的, 称为国际天球参考系(ICRS).在实测上, 与之相对应的基本星表为国际天球参考架(ICRF), 它由甚长基线干涉测量(VLBI)技术在S/X、K和X/Ka波段的观测资料解算而得, 位置精度达到数十微角秒($\mathrm{\mu as}$)水平.另一方面, Gaia卫星的观测也将在光学波段建立类似精度的光学参考架(Gaia-CRF).ICRF与Gaia-CRF的连接成为天体测量领域需要解决的重大问题之一, 这要求对ICRF与Gaia-CRF参考架特性进行细致深入的分析. 首先, 分析了ICRF的整体特性.VLBI星表的内部符合精度估计值在$\mathrm{10\mu as}$和$\mathrm{40\mu as}$之间, 依赖于射电源的观测次数.这一结果一方面验证了ICRF3星表给出的位置噪声水平, 也说明了VLBI技术在天体测量方面的潜力.利用Gaia的河外源位置为参考, 分析了历代ICRF星表的外部符合精度, 指出ICRF3 X/Ka波段参考架存在约$\mathrm{200\mu as}$的系统误差.最后, 发明了一种评估射电源全天分布均匀性的量化指标并改进了ICRF定义源筛选策略, 结果表明相较于ICRF2而言, 这一方法能将ICRF轴指向稳定性提高2至3倍.这些工作很好地解释并补充了国际上ICRF3工作组的相关结果. 其次, 研究Gaia-CRF的参考架性质.使用了相对于依巴谷参考架的全局旋转和结合银河系动力学分析两种方法来评估Gaia-CRF1的惯性水平, 指出Gaia-CRF1可能存在约$\mathrm{0.3mas\cdot yr^{-1}}$的剩余旋转.对于Gaia-CRF2, 研究了其系统精度与河外源样本极限星等的依赖关系, 发现Gaia-CRF2的整体精度几乎不受星等差的影响.这一结果可作为未来ICRF与Gaia-CRF连接源选择的参考. 活动星系核的光学-射电位置差是影响参考架连接精度的重要因素之一.本文首次将光学-射电位置差研究延伸到K和Ka波段, 并研究其与河外源性质参数的相关性, 发现: 光学-射电位置差与星等的相关性是由于星等差而非真实的物理原因造成的, 因此在前人工作中被忽略的暗源也有可能作为ICRF与Gaia-CRF连接源.此外, 本文提出了一种新的参考架连接方法, 即在Gaia-CRF2框架下重新处理VLBI的历史观测资料.先期结果发现使用Gaia-CRF2来替代ICRF3尚不足以显著提高VLBI产品的精度, 但未来在Gaia-CRF参考架精度进一步提高后, 此方法仍值得进一步检验. 本文的研究, 一方面指出了ICRF与Gaia-CRF参考架中可能存在的种种问题, 另一方面也为将来光学与射电参考架连接提供了第一手的参考资料.     

高精度测定外行星位置—可行性及实验

大行星位置的测量是天体测量学中的一项长期而重要的任务,如何在当前形势下高精度测定行星的位置是本文研究方向的最终目标,鉴于太阳系内行星和木星都有新技术进行高精度的位置观测,作者探讨了如何用光学手段高精度测量外行星（土星,天王星和海王星）的位置。提出了长焦距望远镜ＣＣＤ观测行星卫星和用中天望远镜ＣＣＤ观测暗恒星相配合的思路,因此,对长焦距望远镜ＣＣＤ观测外行星卫星和中天望远镜ＣＣＤ相对观测恒星进行了系     

GAIA计划与微角秒天体测量学

欧洲空间局正在考虑的空间天体测量卫星计划（GAIA计划）将对目视星等V亮于15．5mag的5千万颗目标进行位置、自行和视差的测定,其精度为10μas,同时还对这些目标进行多色多历元光度测定．该计划可对星系距离尺度、恒星演化、银河系运动学和动力学以及参考架联结等方面进行深入研究．其开创的微角秒天体测量学亦将会对天体物理学、太阳系天体和参考架联结等方面的研究产生深远的影响．     

中国小望远镜观测太阳系小天体项目的回顾

回顾了中国用小望远镜进行的一些科研项目,如小行星的天体测量和测光观测,近地天体的观测和天然行星卫星的天体测量观测.介绍了小行星和近地天体轨道的测定,以及行星/月球历表的编制.简述了天体测量标准区的建立,从射电源光学对应体推算光学和射电参考架的联系,双星轨道的测定,以及星团成员星自行的测定.提出了改进GSC2.3的新项目...     

高精度测定外行星位置-可行性及实验

大行星位置的测量是天体测量学中的一项长期而重要的任务。如何在当前形势下高精度测定行星的位置是本文研究方向的最终目标。鉴于太阳系内行星和木星都有新技术进行高精度的位置观测,作者探讨了如何用光学手段高精度测定外行星（土星,天王星和海王星）的位置,提出了用长焦距望远镜ＣＣＤ观测行星卫星和用中天望远镜ＣＣＤ观测暗恒星相配合的思路。因此,对长焦距望远镜ＣＣＤ观测外行星卫星和中天望远镜ＣＣＤ相对观测恒星进行了系统调研,同时也对外行星卫星的理论从观测验证的角度进行了介绍。本文重点介绍了在长焦距望远镜上相对于天王星卫星高精度测定暗恒星的位置。结果表明,相对于天王星卫星确实可以精确测定同一ＣＣＤ视场中暗恒星的位置,位置测量的精度和国外最好的天王星卫星位置测量的精度相当或更高。还介绍了与观测资料的归算有关的天王星和卫星的位置历算。最后,分析了我国从事高精度大行星位置测量的可行性     

GPS应用于地球动力学研究的进展

介绍了GPS卫星系统的现代化以及IGS(International GPS Service)的最新研究成果；重点介绍了GPS技术在地球动力学研究中，包括国际地球参考架的建立与维护，固体地球形变和海平面变化的监测，科学卫星轨道的确定以及全球和中国地壳运动、地球定向参数的监测，GPS在大气研究和气象预报中的最新进展；评述了GPS技术目前存在的问题，包括与SLR测量之间存在的系统偏差、GPS技术本身可能存在的周年变化和GPS卫星天线相位中心的变化。