基本相互作用和它们的统一

在《标准宇宙模型及宇宙的未来》(本刊 1 996年第2期 )一文中曾提到自然界的四种基本相互作用 :强相互作用 (简称强力 )、弱相互作用 (简称弱力 )、电磁相互作用 (简称电磁力 )及引力相互作用 (简称引力 )的统一问题 ,本文将对此问题做扼要介绍。大家知道 ,地球上任何物体的重量就是物体受地球引力的度量 ,天体之间的相对运动主要也是受它们之间的引力支配的 ;而电力和磁力是通过 1 9世纪中叶麦克斯韦 (Ｊ.Ｃ .Ｍａｘｗｅｌｌ)发现的并以他的姓命名的方程式有机地统一起来的。电子被束缚在原子核周围 ,原子结合成分子都是电磁力起主导作用的…     

第七届巴西天文奥林匹克竞赛2004年第4等级试题(续)

5.科学史上最著名的传说之一是关于牛顿的:苹果落在他头上使他悟出了:使物体落向地面的力与使月球环绕地球以及行星环绕太阳的力是相同的。他将这一认识用众所周知的万有引力定律确定下来。此定律描述了两物体间的重力与它们质量的乘积以及它们之间距离的平方成比例。见等式:F_G=G Mm/R~2其中 G 称为万有引力常数。在地球表面各地,引力通常是不同的,这是由地球半径的微小不同引起的。地球自转也会产生某些影响,但这与半径的影响相比就要小得多了。简而言之,在地球表面附近重力使物体产生一个加速度,其表达式如下:g=GM_T/R_T~2这里 M_T 为地球质量,R_T 为其平均半径。我们在举起物体时能“感觉”到它的重量,这是由于我们正在施加一个与引力反向的力。下面有两个问题。下图中的球代表地球,四个人位于地球表面,分别处于北极(A)、南极(C)、巴西(B)和新几内亚(D)。他们每人手持一石块并将同时松手。     

有挠引力规范场的动力学特性

本文讨论了有挠引力规范场中转动物体的动力学特性.着重讨论了在太阳的球对称静场中地球自转季节变化和陀螺进动效应.所得结果对所有不同类型的有挠引力规范理论都适用.     

第八届国际天文与天体物理奥林匹克竞赛理论试题（上）

短问题 1．拉格朗日点 小物体在只受引力作用下绕两个大质量物体作圆周运动的过程中,轨道系统中会包含五个拉格朗日点。例如人造卫星相对地球和月亮运动,或者卫星相对地球和太阳运动。     

双行根数编目体系轨道误差研究

大量空间目标的真实轨道无法精确知道,目前只能通过跟踪观测的数据进行定轨来得到估计轨道,而估计的轨道就会有误差.双行根数(TLE)是广泛使用的一种特殊编目轨道根数,其配套的轨道模型为Simplified General Perturbations 4(SGP4)/Simplified Deep-space Perturbations 4(SDP4)模型.编目轨道的精度主要依赖于相应的观测模型和动力学模型,这些模型一般都不会非常准确,往往会有误差,有些误差可能直接导致编目定轨结果在局部为有偏估计.通过理论研究和仿真模拟,分析了动力学模型中地球非球形引力位田谐摄动项对编目轨道精度的影响,发现TLE编目轨道中存在随时间周期变化的系统差,该系统误差甚至可以达到千米量级.几何构型较好的测站分布在一定程度上可以削弱编目定轨中产生的系统误差,由于力学模型的限制,无法彻底消除.     

形变地球对不同驱动力的响应

地球形变位移场和重力场的时空变化无论在基础理论研究,还是在地理空间信息建设中都具有重要的意义.地球在各种力学机制的作用下产生了形变,形变又导致地球引力位的变化,即形变附加位或Euler引力位增量.基于矢量球函数的基本理论,讨论了引潮力、负载力和地表应力对地球形变和引力位增量的影响,给出了均匀不可压缩地球模型的Euler引力位增量的具体表达式和Love数的理论关系.可为地球形变的理论研究提供参考和依据.     

我国近海M_2潮波对天文时纬观测的影响(摘要)

海洋潮汐和固体潮汐二者都主要来源于日月引力的影响。这两种潮汐对天文时纬观测的影响其频率是一致的,为了从中分离出海洋潮汐对天文时纬观测的影响,我们需要利用海洋潮汐数据和负荷勒夫数予以推算。我们可以把海洋潮汐看成一具有面密度σ(θ′,λ′)=μH(θ′,λ′)单层负荷,此单层负荷对地球表面上一点(θ,λ)的引力位可表示为     

卫星轨道偏心率的变化特征及其对轨道寿命的影响

轨道偏心率的变化极其重要,它是制约各类(不同高度)空间飞行体轨道寿命的关键因素之一.对于地球低轨卫星,主要受大气耗散作用的影响,而对环月(或环火星)低轨卫星,主要受非球形引力位中奇次带谐项的影响,会出现变幅较大的长周期变化,从而导致近星点高度hp在一段时间内有明显的下降趋势.对大偏心率轨道和高轨道,第三体的引力作用也会使e出现变幅较大的长周期变化,近星点高度hp也会有明显下降的现象,这都会影响卫星的轨道寿命,但这一动力学机制与大气耗散机制和非球形引力机制都不相同.即对轨道偏心率的变化特征及其对轨道寿命的影响作一综述.     

引力常数变化圣球自转长期变化的影响

探讨和估计了各种引力常数变化理论对地球钥速度和日长变化的影响。各种引力常数变化理论包括了引力常数G随时间，空间以及速度变化等几个方面的影响。另外也估计了对地球自转角速度和日长变化产生的效应。其中有些研究对探讨地球自转变化也有启发意义。     

引力常数变化对地球自转长期变化的影响

探讨和估计了各种引力常数变化理论对地球角速度和日长变化的影响。各种引力常数变化理论包括了引力常数G随时间、空间以及速度变化等几个方面的影响。另外也估计了对地球自转角速度和日长变化产生的效应。其中有些研究对探讨地球自转变化也有启发意义。     

月球探测器过渡轨道的短弧定轨方法

论述的短弧定轨,是指在无先验信息情况下又避开多变元迭代的初轨计算方法,它需要相应的动力学问题有一能反映短弧内达到一定精度的近似分析解．探测器进入月球引力作用范围后接近月球时可以处理成相对月球的受摄二体问题,而在地球附近,则可处理成相对地球的受摄二体问题,但在整个过渡段的力模型只能处理成一个受摄的限制性三体问题．而限制性三体问题无分析解,即使在月球引力作用范围外,对于大推力脉冲式的过渡方式,相对地球的变化椭圆轨道的偏心率很大(超过Laplace极限),在考虑月球引力摄动时亦无法构造摄动分析解．就此问题,考虑在地球非球形引力(只包含J2项)和月球引力共同作用下,构造了探测器飞抵月球过渡轨道段的时间幂级数解,在此基础上给出一种受摄二体问题意义下的初轨计算方法,经数值验证,定轨方法有效,可供地面测控系统参考．     

在后牛顿引力理论(PPN形式)中引力常数变化对地球自转产生的效应

介绍和论述了在后牛顿引力理论(PPN形式)中在优越参考系和非优越参考系中经过参数化后引力常数变化对地球自转产生的效应,其中特别重点介绍了年周期变化的效应。此外也将理论结果同观测结果相对比。     

日月轨道计算对TLE深空编目目标预报精度的影响

双行根数(Two Line Element, TLE)作为一类广泛使用的空间物体编目数据, 其预报精度和误差特性是TLE编目 在空间碎片研究中所要关注的问题之一. TLE编目需要配合SGP4/SDP4 (Simplified General Perturbations 4/Simplified Deep Space 4)模型进行轨道预报, 对深空物体来说, 主要考虑带谐项$J_2$、$J_3$、$J_4$摄动、 第三体日月摄动和特殊轨道共振问题修正等. 其中, SGP4/SDP4模型第三体摄动计算时, 对日月轨道近似采用了长期进动根数和 简单平运动的方式, 在外推10d时存在约2$^\circ$--3${^\circ     

IERS1996规范中地球引力势模型和测量模型的改进

简要而系统地介绍ＩＥＲＳ１９９６规范采用的地球引力势模型和各种测量模型,着重叙述了其与ＩＥＲＳ１９９２标准相比所作的改进。规范用ＪＧＭ－３地球引力势模型取代ＧＥＭ－Ｔ３模型,在计算地球潮汐形变产生的附加势时展开到３阶,并考虑了地幔的滞弹效应。在测站位移的计算中,规范引入了３倍洛夫数,计及地幔的滞弹性,引入了计算冰后期回弹的ＩＣＥ－４Ｇ模型,列出了改正ＶＬＢＩ观测中天线形变改正的公式。关于地球自转和     

MOND理论和暗物质模型的检验

从理论上探讨在地球引力系统内，修正动力学的引力理论以及暗物质模型的预言．着重研究修正动力学(MOND)的引力理论中一些常用的模型，对其中一个最简单模型，给出了球对称情况下引力势的一般表达式，计算了地球引力场中这些模型预言的卫星角速度，发现不同模型给出的角速度是不相同的，并且将这些值分别与牛顿理论的角速度值相比较．虽然这些模型的角速度与牛顿理论角速度的差异都很小，但简单模型的差异更大一些．对于月球作为卫星的情况，目前的技术有可能对这个角速度差进行实际观测．最后估算暗物质模型中月球绕地球运动角速度所受到的影响，证明它远远小于MOND理论的效应．由此对这个角速度差的观测，就构成检验MOND理论与暗物质模型的一个判据．     

地球非球形引力位中田谐项摄动的有关问题

在人造卫星绕地球运动中,地球非球形引力摄动是最重要的讨论了容易被忽视的田谐项摄动,尽管它对低轨卫星的影响,只相当于J2项的二阶量,又是短周期效应,但它却包含了大10多倍的地球自转项,必须给以重视.还导出包含全部阶次田谐项的摄动解,并分离出地球自转项,对轨道半长径a还增加了(J2×Jlm)联合摄动的地球自转项,既为理论分析提供依据又可用于分析法定轨和预报.     

木星探测轨道分析与设计

研究了与木星探测相关的轨道设计问题.重点关注木星探测轨道与火星、金星等类地行星探测轨道的不同及由此带来的轨道设计难点.首先分析了绕木星探测任务轨道的选择.建立近似模型讨论了向木星飞行需要借助多颗行星的多次引力辅助,对地木转移的多种行星引力辅助序列,使用粒子群算法搜索了2020年至2025年之间的燃料最省飞行方案并对比得到了向木星飞行较好的引力辅助方式为金星-地球-地球引力辅助.结合多任务探测,研究了航天器在飞向木星途中穿越主小行星带飞越探测小行星的轨道设计.最后,给出2023年发射完整的结合引力辅助与小行星多次飞越的木星探测轨道设计算例.     

地球质量可能在减小

从人造卫星运动的资料分析得知,地心引力常数GM以每年2×10~(-10)的数量在减少,目前还不清楚,这是引力常数G减小,还是地球质量M减小引起的,本文从地球自转的长期变化方面分析来看,很可能是地球质量减小引起的。     

太阳活动与地震关系的研究概述

一、引言 太阳是离地球最近的一颗恒星。地球上绝大部份能量来源于太阳。太阳活动对地球上的各种物质运动形式(包括地壳运动)存在着广泛的影响。太阳与地震的关系最早被人们注意的是太阳(和月亮)的引力对地球产生的固体潮,认为它可能是地震的一种触发机制。随着太阳物理学、空间物理学和地球动力学的发展,人们开始注意到太阳活动产生的电磁辐射和高能粒子流对地震的发生可能存在着不可忽视的物理作用。太阳活动     

观测宇宙学的新进展

微波各向异性探测器(Microwave AnisotropyProbe,简称MAP,为了纪念2002年9月逝世的微波背景测量的先驱Darid Wilkinson的功绩,现改称WMAP)是2001年6月30日从美国卡纳维拉尔角发射升空的,最终定位于距地球约150万千米处的第二拉格朗日点(L2 Lagrange Point)。在此处,太阳-地球-WMAP三点一线(太阳距地球平均距离约1.5亿千米),日、地的引力作用结合起来保持WMAP相对于地球处于稳定状态。处于这一位置的WMAP,远离人间发出的任何