热层大气密度对太阳辐射27 d短期震荡的响应规律

在近地空间目标和碎片的定轨预报任务中,需要准确计算热层中性大气密度。太阳辐射约27 d周期的短期震荡是影响大气密度的一种重要的空间环境因素,它会引起大气密度在全球尺度上的涨落。选择CHAMP、GRACE-A和SWARM-C这3颗极轨卫星星载加速仪数据推导出的大气密度资料,提取其中的27 d短期变化信号,与太阳极紫外辐射(S₁₀指数)的27 d短期变化进行多元回归分析,研究热层大气密度对太阳辐射短期变化的响应规律,及其在不同高度、辐射水平、昼夜半球和纬度等方面的差异。结果表明：太阳辐射短期变化对大气密度的影响与高度负相关(主要因素)、与辐射水平正相关(次要因素);对白天半球的影响是夜间半球的约2倍;在白天半球,辐射影响随着纬度增大而减弱,夜间半球恰好相反。将以上观测结果与NRLMSISE00模型模拟结果对比,发现模型低估了太阳辐射短期变化对大气密度影响的(50%～60%),且低估了高度差异,但高估了辐射水平差异。利用SOHO卫星对太阳26～34 nm波长极紫外辐射1 h分辨率的测量值,研究了大气密度对辐射的响应延迟时间,约为18 h (0.75 d)。研究结果对于优...     

太阳常数和大气外太阳分光辐照的标准值

综合近代测量,建议1.95卡/厘米~2分为太阳常数标准值,误差±1％。比较和评价了近代分光测量结果,针对不同波段特点,采用包括我国珠峰测量在内的资料,进行加权平均,提出与上述标准太阳常数值相符的大气外太阳分光辐照标准数据(0.120μ～1000μ),见表1和图3。     

基于深度学习的太阳F_10.7辐射通量的短期预报研究

F_10.7太阳辐射通量作为输入参数被广泛运用于大气经验模型、电离层模型等空间环境模型,其预报精度直接影响航天器轨道预报精度.采用时间序列法统计了太阳辐射通量F10.7指数和太阳黑子数(SSN)的关系,给出了两者之间的线性关系,在此基础上提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long and Short Term Memory,LSTM)的预报方法,方法结合了54 d太阳辐射通量指数和SSN历史数据来对F_10.7进行未来7 d短期预报,并与其他预报方法的预报结果进行了比较,结果表明:(1)所建短期预报7 d方法模型的性能优于美国空间天气预报中心(Space Weather Prediction Center, SWPC)的方法,预测值和观测值的相关系数(CC)达到0.96,同时其均方根误差约为11.62个太阳辐射通量单位(sfu),预报结果的均方根误差(RMSE)低于SWPC,下降约11%;(2)对预测的23、24周太阳活动年结果统计表明,太阳活动高年的第7 d F10.7指数预报平均绝对百分比误差(MAPE)最优可达12.9%以内,低年最优可达2...     

八毫米波段太阳射电望远镜

为了观测八毫米波段太阳辐射及测量该波段的大气吸收,我们研制了一台射电望远镜,辐射计中心频率为35GHz.用抛物面天线作相对测量,用最佳角锥喇叭天线作绝对测量,以室温和低温黑体作噪声标准.     

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。     

地面太阳辐射的分光测量和应用

本文主要介绍了在昆明地区进行地面太阳辐射随波长分布测定的工作概况,以及对四个观测时段取得的196组数据的分析处理。给出了大气质量m为:10、7、5、3、2、1时波长0.28μ到0.76μ的地面四个季节太阳分光辐照曲线,并对其进行了讨论,给出了综合误差。此外,本文还介绍了太阳辐射分光测量工作在植物研究方面的运用。简要地介绍了作者在1983年至1985年与云南热带植物研究所诸同事合作,在云南西双版纳进行的《热带雨林及植物人工群落中的光辐射测量》课题的研究工作,并附有初步的分析结论。     

几颗目视双星的分光光度研究

本文利用在苏联克里米亚天文台122厘米望远镜上取得的四对目视双星:γAriAB,γAndAB,ν~1ν~2Dra 和βCygAB 的光谱片,用氢线的轮廓及等值宽度和金属线的生长曲线方法求得了它们的大气的一些物理数据,最后并对所得的结果作了筒短的讨论。本工作的目的在于利用我们有的几颗目视双星的光谱片进行分光光度测量,试图获得关于它们的大气的物理数据。但由于光谱片的色散度过小(见后文)以及星数不多,所得的结果只能看成是初步的,而且只关系到本文所提及的几对星。     

用低纬子午环绝对测定大气折射改正

利用子午仪器进行天体位置的绝对测定,大气折射效应是仪器以外的主要误差来源。尤其是在大天顶距的情况下,用目前的大气折射理论,不能给出可用的精确数值。为了提高天体位置的测定精度,本文提出利用低纬子午环在卯酉方向观测,实测大气折射值,期望利用实测的结果,建立更接近于实际情况的大气折射表。同时,可以对不同光谱型的恒星建立专门的大气折射表。     

DTM94大气模型及其应用

简述了ＤＴＭ９４大气模型,并以其旧版本ＤＴＭ７８为对照进行了初步考察和分析,其中给出了两种模型的大气密度随地磁指数ｋｐ,和太阳辐射流量（ＳｏｌａｒＲａｄｉｏＦｌｕｘ）变化的情况,并对２０ｄ（天）弧长Ａｊｉｓａｉ卫星的全球ＳＬＲ观测资料进行处理,结果表明ＤＴＮ９４对近地卫星Ａｊｉｓａｉ的精密定轨是十分有利的。     

DTM94大气模型及其应用

简述了ＤＴＭ９４ 大气模型, 并以其旧版本ＤＴＭ７８ 为对照进行了初步考察和分析, 其中给出了两种模型的大气密度随地磁指数ｋｐ 和太阳辐射流量（Ｓｏｌａｒ Ｒａｄｉｏ Ｆｌｕｘ） 变化的情况, 并对２０ｄ （ 天） 弧长Ａｊｉｓａｉ 卫星的全球ＳＬＲ观测资料进行处理, 结果表明ＤＴＮ９４ 对近地卫星Ａｊｉｓａｉ 的精密定轨是十分有利的。     

低高度角大气静力学延迟修正的改进

进行低高度角观测是GPS(Global Positioning System)气象学的发展趋势,其中发展高精度的低高度角的大气静力学延迟修正是主要的关键技术.比较了3种计算无线电波从空间到地面接收机的大气静力学延迟修正方法:(1)在大气球对称假设下用探空气球资料路径积分得到大气静力学延迟;(2)在大气球对称假设下用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料得到大气静力学延迟;(3)用Niell的大气静力学映射函数得到大气静力学延迟.与2001年中国地区89个探空气球站资料计算得到的大气静力学映射函数比较结果显示:NCEP再分析资料路径积分的方法在低高度角(5°以下)的精度好于Niell映射函数模型约5倍.     

差分像运动视宁度测量实验

本文首先阐明了Fried参数(大气相干长度)r_0的物理含义及为什么选取r_0作为表征大气视宁度的参数;然后介绍了一种优良的测量r_0的方法—差分像运动(differential image motion)法,总结了该方法的六个特点,最后给出了在云南天文台用该方法两次实测大气视宁度的实验结果及实验参数,并对结果进行了分析。     

恒星大气的连续吸收系数

本文指出,在恒星大气连续吸收系数的计算中,用最丰富元素的每个粒子的连续吸收系数a_c(T,lgp_e)代替通常用的每克物质的连续吸收系数是有益的。本文所考虑的连续不透明度源为:(一)H~-,HI,H_2~-,H_2~ ,He~-,HeⅠ,HeⅡ,CⅠ,CⅡ,CⅢ,NⅠ,NⅡ,NⅢ,OⅠ,OⅡ,NaⅠ,MgⅠ,MgⅡ,AlⅠ,AlⅡ,SiⅠ,SiⅡ,ClⅠ,KⅠ,CaⅡ的吸收。(二)HⅠ,HeⅠ,CⅠ,NI,OI,H_2的瑞利散射。(三)自由电子的汤姆逊散射。最后对太阳光球型大气(见表3),计算了以一个氢粒子为单位的连续吸收系数a_c(T,lgP_e)。     

基于双频星载GPS数据的LEO卫星运动学定轨研究

运动学定轨是星载GPS特有的定轨方法,该方法不依赖于任何力学模型(地球重力场、大气阻力及太阳辐射压等),尤其适用于受大气阻力影响严重的低轨卫星定轨.基于双频星载GPS数据,研究了运动学定轨原理,讨论了数据预处理方法,建立了一套非差运动学定轨算法.并以GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment)-A、B卫星2008年2月实测数据作为试算验证了本研究方法的有效性和可靠性.GRACE 卫星实测数据计算结果表明:运动学定轨能达到5 cm精度(相对于SLR (Satellite Laser Ranging)),与动力学和简化动力学定轨精度相当.     

1979—1980年ζAur食期间的视向速度

用1979—1980年食期间观测的11夜光谱底片,以做(Δλ)/(Δx)～λ色散曲线的方法,得出了ζAur的视向速度随位相的变化。其结果列于表2,绘于图1。 同以前食期间得到的视向速度相比较,结果基本一致,但在即将全食的大气食期间所得到的视向速度明显偏低。本文对这些结果做了初步讨论。     

关于天文折射

本文概述了天文折射产生的原因及其对天体测量观测的影响;天文折射的早期和近代的一些理论,以及依据这些理论建立的模型。同时指出,这些理论和模型所存在的问题,关键是不能客观地描述真实大气状况,这导致了折射表的不精确,尤其是在大天顶距的情况下。强调了从天体测量观测和研究大气状况本身的需要出发,用新方法及手段实时实地的对天文折射进行测量。     

高层大气密度的午夜极大值特征分析与建模

利用CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload)、GRACE-A (Gravity Recovery and Climate Experiment-A)、SWARM-C (The Earth''s Magnetic Field and Environment Explorers-C)等3颗极轨卫星的资料, 研究360—480km高层大气密度在低纬度区域的午夜极大值(Midnight Density Maximum, MDM)现象. MDM一般出现在23:00- 02:00 LT (Local Time)之间,峰值位置在低纬度15°以内,谷值位置在中纬度35°-45°附近,整体略偏向南半球,振幅约为平均密度的26%.随着高度增大以及太阳辐射水平的增强,MDM振幅呈减小趋势;冬至和夏至日附近的季节效应会减弱MDM振幅,在春秋分日的振幅最大.用3个主流大气模型DTM2000 (Drag Temperature Model 2000), NRLMSISE00 (US Naval Research Laboratory, Mass Spectrom-eter and Incoherent Scatter radar)和JB2008 (Jacchia- Bowman 2008 model)对MDM进行模拟,JB2008没有刻画出MDM现象;另两个模型低估了MDM效应,在360km和480km两个高度DTM2000模型的振幅仅为观测的46%和53%, NRLMSISE00模型仅为观测的33%和26%;模型没有准确刻画出MDM与高度、辐射水平和季节的关系.联合3颗卫星的资料,研究了-种基于地理纬度的6阶勒让德多项式,同时融合地方时和高度因素的经验函数,在振幅和相位上可以较好地刻画MDM特征,相关系数达到0.923,可为大气密度模型的修正提供借鉴,服务于低轨道航天器高精度轨道预报.     

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。     

用照相拖影法测定佘山、青岛两地的大气抖动

本文叙述了1968—1970年间上海天文台余山部分(以下简称佘山)和青岛观象台(以下简称青岛)两地用恒星照相拖影法进行的大气抖动测定.     

太阳辐射指数F_(10.7)的中期预报方法

在低轨卫星的轨道计算中需要输入太阳辐射指数,它常用来描述太阳活动对高层大气密度的直接影响以及对轨道摄动的间接影响.因此太阳辐射指数的精度将影响轨道预报的精度.以太阳活动27 d短期震荡规律为基础,研究了一种利用135 d的辐射指数历史数据对F_(10.7)进行54 d中期预报的方法,能够预测太阳在未来2个自转周内辐射指数的变化.通过与其他预报方法的比较,表明:(1)该方法显著优于传统的三角函数长期预报法;(2)短期预报7 d时方法略优于美国空间天气预报中心(Space Weather Prediction Center,SWPC)的方法,RMS(Root Mean Square)下降约19%;(3)中期预报27 d时该方法与国内常用的54阶自回归模型精度基本相当,但方法的参数和需要的历史资料都明显减少,在轨道计算中使用更为简便,而且精度稳定,在54 d时预报值和实测值之间的相关系数仍然优于0.92.该方法的特点是只利用辐射指数较少的历史资料,不需要额外的太阳观测资料作支撑,能进行长达54 d的中期预报,为航天任务中的轨道中短期预报提供合理、可靠的辐射指数.