大气折射母函数方法、大气折射解析解和映射函数

回顾了作为实用天学和大地测量学中基本研究课题之一的大气折射映射函数研究的进展。介绍了近几年上海天台发展的大气折射母函数方法，以及由此导出的大气折射解析解。对如今广泛地应用在空间测量技术中的几种映射函数做出评述；分析了NMF模型的优点和不足之处。介绍了由大气折射母函数方法引出的大气延迟新连分式映射函数和天大气折射的映射函数方法。利用VLBI实验中高度截止角与基线长度重复率的关系、探空气球(radiosonde)观测资料、PRARE资料比较了各种映射函数的结果。特别指出了映射函数方法对天大气折射和光学波段测距精度的改进。讨论了大气折射计算中的主要误差源。     

大气折射母函数方法、大气折射解析解和映射函数

回顾了作为实用天文学和大地测量学中基本研究课题之一的大气折射映射函数研究的进展。介绍了近几年上海天文台发展的大气折射母函数方法 ,以及由此导出的大气折射解析解。对如今广泛地应用在空间测量技术中的几种映射函数做出评述 ;分析了NMF模型的优点和不足之处。介绍了由大气折射母函数方法引出的大气延迟新连分式映射函数和天文大气折射的映射函数方法。利用VLBI实验中高度截止角与基线长度重复率的关系、探空气球 (radiosonde)观测资料、PRARE资料比较了各种映射函数的结果。特别指出了映射函数方法对天文大气折射和光学波段测距精度的改进。讨论了大气折射计算中的主要误差源。     

映射函数对天文大气折射的改进

本文利用大气折射积分母函数方法,分别给出在射电波段和光学波段上天文大气折射改正的映射函数,并完整地考虑了天文学和空间技术所需要的物理和地球物理因素引入的改正．本文还利用探空气球的资料分析了新天文大气折射改正公式的实际精度;计算结果证明：它在2°高度角时达到5”左右,而在5°高度角时约为1”．我们认为：限制计算精度的主要因素是真实地球大气分布与理论大气模型的区别．     

全球大气折射延迟映射函数的可能性问题

自从新空间技术问世以来,大气传播误差的研究已经成为提高观测精度的主要课题之一。作为最新大气延迟映射函数0之一的Niell模型（NMF）已经在归算过程中受到重视。利用探空气球资料沿光程数值积分方法并在理论上分析了NMF模型的优点和缺点,认为：Niell利用探空气球资料来建立大气折射映射函数的方法有它的合理因素,例如可以建立一个台站或一个地区的映射函数;但是,即使利用充分多的探空气球资料,要建立高精度的“全球”大气延迟映射函数还存在着很大的困难。     

提高中性大气折射延迟改正精度的可能途径

针对空间大地测量技术对中性大气折射延迟改正精度的要求,阐述了折射延迟改正值应随测站和随方位而异的必要性．指出,在尚不能直接测定天文大气折射值的情况下,现有的各种改正模型对大气分布模型的依赖性,不能达到预期的精度和降低观测的截止角．根据云南天文台低纬子午环的特殊结构,和测定大气折射的实践,提出了提高折射延迟改正精度的新方法,即：利用各观测站不同方位从天顶附近直到低地平高度角的天文大气折射实测数据,求解得到折射率差和映射函数的参数,从而建立随测站和随方位而异的大气折射延迟改正模型．这一新方法的实施,将能在不需采用大气分布模型的情况下,把天顶延迟的改正精度提高到1 mm以内,低地平高度角的折射延迟改正精度提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°以内．     

有限距离目标的大气折射改正

大气折射映射函数研究中的母函数方法大大地提高了对流层大气折射改正的计算精度，进而提供了在近地平时低高度观测的足够高精度大气折射改正计算方法。作为高精度大气折射模型的进一步考虑，有限距离目标，例如小于几百千米高度，可能对大气延迟和天大气折射都能引入额外的改正。本应用了天大气折射一些新定义，以及详细地讨论了一种有限距离目标的大气折射改正的计算模型，其中包含在映射函数中的角自变量从传统的真天顶距到本征天顶距的改变，对大气延迟和天大气折射的模拟计算表明：本结果对小于向百千米的目标在低于10°的观测具有一定的影响。     

光学波段上的频率相关映射函数

基于大气折射母函数方法，本给出频率相关的对流层大气延迟改下 射函数，这个结果可以应用到工作在光学波段上的空间技术上，如卫星激光测距等。新公式可以在10°或更低高度角保持很高的精度。     

标准大气模型建立映射函数的可靠性讨论

随着新空间技术观测精度的不断提高，大气传播误差的研究已经成为改进观测精度的主要途径之一．为了提高大气延迟改正映射函数的计算精度，在大气剖面的选取上，近年来已经开始从过去的模型大气，逐渐地向实测大气转变．结合个别具有代表性的探空气球站观测资料，比较用标准大气模型建立的映射函数与探空气球资料路径积分的结果，研究用标准大气模型建立映射函数的可靠性，并简单讨论在映射函数中地球物理参数选择的若干问题．     

大气折射的计算

把普尔科沃大气折射表的第4、第5版进行完全计算机化，用多项式拟合大气折射表，直至天顶距83°为止，公式和表列值完全符合，同时用实际计算进行了精度比较。中丹水平子午环大气折射计算采用了计算机化的算法。大气折射是精密天体定位的重要研究课题之一，它除了影响光学天文定位外，还严重地影响射电天文、激光精密定位及GPS比对精度，随着天文定位精度的提高，大气折射的研究更显出其重要性。     

天文实测蒙气差的研究

建立在子午—卯酉交替观测原理基础上的低纬子午环（ＬｏｗＬａｔｉ－ｔｕｄｅＭｅｒｉｄｉａｎＣｉｒｃｌｅ）即将出厂投入调试及试运行阶段，进一步研究天文蒙气差修正将是低纬子午环进行高精度观测的重要保证之一。作为对天文蒙气差修正的初步研究，本文首先分析了影响天文蒙气差的主要气象因素，对蒙气差随各种条件的变化情况进行了讨论；在此基础上，推算了大气平面平行层模型以及同心球层模型下的蒙气差值，论述了蒙气差表的编制方法，进而对各种蒙气差理论公式计算所得的修正值进行了分析比较；针对理论计算蒙气差值精度的不足，本文着重阐述了利用低纬子午环（ＬＬＭＣ）进行大气蒙气差实测的方法、原理，较为详尽的说明传统的方法不能满足实测大气折射的要求，而低纬子午环由于自身一些新的特点，能够满足Ｔｅｌｅｋｉ所提出的四个要求；在此基础上推导了相应的计算公式并进一步探讨了实测大气等密度倾斜的方法，最后给出了相应的精度估计，就如何建立一个适合于观测点的实用的实测大气模型进行了探讨     

实测大气折射值的新方法

简单评述了现有各种版本的大气折射表所依据的理论基础和编制方法，指出了实测大气折射值、建立随地形而异的实测大气折射模型的必要性和应具备的基本条件；在分析了长期以来不能直接测定大气折射值的原因后，介绍了一种在不同方向精确测定大气折射值和建立观测点大气折射模型的新方法，以及所依赖的观测仪器具备的特性，最后给出了用实测数据建立的本地大气折射模型。     

Image Field Deformation of LAMOST due to Differential Atmospheric Refraction

A vectorial expression of the image field deformation of LAMOST due to the differential atmospheric refraction is presented. The calculated results are compared with those from previous analyses based on the traditional spherical trigonometric formulas. It is demonstrated that different tangential displacements of star images during the observation tracking given by various authors are simply due to different reference points adopted. It is pointed out that the observational celestial pole is the center of the apparent diurnal motion, that, by referring to the observational celestial pole, the effect of the differential refraction on the image field of LAMOST during the 1.5-hour tracking period is approximately equivalent to a constant rotation of -13.65" for all declination belts. It is therefore unnecessary to design a particular tracking velocity for each observation, and this will be obviously advantageous to the observation implementation. If the maximum tracking error of the fibers is 0.2", then the fibers are required to be able to re-position during observational tracking for sky regions south of declination 20°and north of declination 60°.     

关于天文大气折射的讨论

通过比较天文大气折射级数表达形式和映射函数表达形式,认为对于一个具体的大气折射模型而言,前者的计算精度不会低于后者,理论推导的级数表达式则因为作了不同的近似,使收敛性较差;经过分析大气折射映射函数的母函数方法,认为这种方法不能体现地球物理和大气物理的特性;通过比较指出,采用某地特定的大气分布所建立的大气折射模型,不是各地都适用的,也不能用来评价其他的大气折射模型;为了提高修正精度,关键问题在于采用有效的方法,在不同方位直接测定瞬时大气折射值,建立本地的随方位而异的大气折射实测模型.     

大气折射与路径弯曲延迟

电磁波信号在地球大气中的传播受到折射的影响,传播的方向发生了改变,传播的路径变为曲线,长度大于直线距离,相应的传播时间也被延长了,采用一个简化的球对称大气模型计算了光线在不同天顶距下由于路径弯曲而引起的延迟改正.     

大气反常折射对星表和参考系的影响

在过去的时间纬度工作中,对大气反常折射的研究证明,大气反常折射给时问纬度测量带来了严重的影响。而当时大多数星表的编制都是时间纬度测量的副产品,无疑大气反常折射也给这些星表带来严重的误差影响。过去我国的经典天体测量工作以测时、测纬为主,这一问题并没有得到重视。在星表和参考系工作已成为我国基本天休测量工作的一项主要内容的今天,对大气反常折射的测量与研究,尤其对有效的测量应得到足够的重视。作者根据自己的实际测量和研究指出,大气反常折射主要由观测室周围不良小气候的造成,其中以具有周年变化和周日变化的大气反常折射对初始星表系统的影响最为严重。并分别讨论了这种反常折射对子午星表、等高星表和参考系的影响,提出了今后开展这方面工作的建议。     

Influence of the Atmospheric Tides on the Earth Rotation

Spectral analysis of the components of the relative atmospheric angular momentum vector is performed based on the series of these components for the 6 h intervals within the period of 1958–2000. These series have been computed in the Subbureau of the Atmospheric Angular Momentum of the International Earth Rotation Service using the NCEP/NCAR reanalysis of atmospheric observations. The basic harmonics of diurnal tides are determined. New results on the fortnight's and week's duration oscillations of the equatorial components of the atmospheric angular momentum are obtained. The zonal tides transformation mechanisms in the atmosphere are discussed. It is shown that the main mechanism of the zonal tides effect on the atmospheric variability is the amplitude modulation of daily oscillations of the relative atmospheric angular momentum. The effects of the atmospheric tides on the Earth rotation are discussed.     

LAMOST望远镜的大气色散校正

大气折射与大气色散会影响大视场多目标光纤光谱观测的质量和效率.一个焦距为20m,焦比为F5、位于北纬40.4°的LAMOST望远镜在中天和中天前后0.75小时产生的色散值,用模拟计算得到结果,并用数值计算得到验证.对校正色散可能用的几种色散棱镜进行了计算分析比较,确定了色散棱镜的型式,并分析了色散棱镜的二级光谱以及色散棱镜在望远镜跟踪过程中的残留色散,及色散棱镜的安装误差.     

天文大气折射的较差测量方法及试观测结果

受到大气折射的影响,天文观测上通常回避仰角15°以下的目标的观测,但作为大气折射的完整理论研究,低仰角下的大气折射仍然是值得分析探究的.特别是对某些工程应用方面,低仰角的目标有时必须要观测.提出了一套新的利用较差方法测定大气折射的思路.利用一台较大视场的望远镜从天顶开始,在不同高度上对星空作一系列观测,计算不同天顶距处大气折射函数的各阶导数,最后经数值积分可给出大气折射实测值.该方法不依赖于严格的地方参数和复杂精密的观测仪器,并且观测原理相对简单. 2007年底,利用一台简易的大视场望远镜在兴隆观测站进行了试验观测,根据较差方法实测得到真天顶距44.8°至87.5°的大气折射值,初步证明了大气折射较差测量方法的可行性.受到观测条件的限制,本次实测结果精度有限,偶然误差最大约为6",并且存在一定的系统差.在天顶距84°时,与普尔科沃大气折射表的差值约为15".如何消除因积分模型误差引入的累积误差是今后需要解决的关键问题.