非球形引力位中J_3项对轨道的影响及应用

地球的非球形引力摄动是人造卫星环绕地球飞行过程中所受到的摄动中较重要的一项。在人造卫星的精密定轨和卫星位置的预报中,人们往往对J2项比较重视,但是对于J3项的研究比较少。为了解J3项的性质,文中分析了非球形引力位中J3项对于卫星轨道的影响,通过严格的公式推导,得到J3项对轨道偏心率以及轨道倾角的影响,详细地介绍利用它形成冻结轨道的基本原理。通过数值实验对得到的基本理论以及应用进行验证。结果表明J3项是冻结轨道形成的重要因素。     

辽宁地区近期重力场时空演变特征与中小地震震中分布

利用2008年以来辽宁地区流动重力网观测资料,探讨了该地区重力场时空演化特征与中小地震震中分布的关系,分析认为：（1）测区重力场出现高值异常现象,重力场异常时空动态变化与该区构造活动密切相关;（2）辽宁地区近年来所发生M3．0级以上中小地震震中分布多位于重力异常高值区。     

川西地区实测自由空气重力异常与EGM2008模型结果的差异

在四川盆地西部建立了一个由302个观测站组成的区域观测网,并进行了高精度流动重力与GPS观测,其目的是获取区域自由空气重力异常(简称重力异常)的分布特征,并对EGM2008模型在该区域的结果进行验证分析.研究区域实测的重力异常总体为负值,由西到东逐步从-160×10^-5ms^-2平缓变化到-60×10^-5ms^-2左右.EGM2008地球重力场模型揭示的模型重力异常较好地勾画出研究区域的总体地形分布形态,龙泉山脉以及四川盆地与青藏高原的边界皆存在明显的模型重力梯度带.研究区东南部的模型重力异常大约为-50×10^-5ms^-2左右,但在龙泉山西部成都平原地区,模型重力异常则达到-120×10^-5ms^-2左右.在区域观测网内绝大部分观测点上,模型与实测重力异常的差值几乎为一个常数(-10×10^-5ms^-2左右),说明EGM2008地球重力场模型可较好地反映实际重力场的空间分布形态.如果配以一定数量的地面观测数据进行整体调节,EGM2008地球重力场模型就可以较真实地反映实际地球重力场.     

基于新型能量插值法精确建立GRACE-only地球重力场模型

本文基于新型能量插值法,利用美国喷气推进实验室(JPL)公布的2008年的GRACE-Level-1B实测数据,反演了120阶GRACE地球重力场.首先,由于GPS轨道测量精度相对较低,通过将K波段测距仪高精度的星间距离观测量插值引入双星动能差中,进而建立了新型能量插值卫星观测方程.其次,详细对比分析了2点、4点、6点和8点能量插值观测方程对地球重力场反演精度的影响.研究结果表明:基于最优的信噪比,6点能量插值公式有利于提高120阶GRACE地球重力场的反演精度.最后,基于美国、欧洲和澳大利亚的GPS/水准观测数据检验了本文新建立的WHIGG-GEGM03S地球重力场模型的正确性和有效性.     

OJ287双黑洞轨道计算:3.5阶后牛顿近似

大质量双黑洞OJ287是一个强引力辐射源.为了探测其引力波信号,需要知道波形,而这主要是由轨道运动所决定.为此,从广义相对论3.5阶后牛顿近似的运动方程出发对OJ287的轨道进行仔细研究,取大黑洞位置固定作为近似,给出了后牛顿近似下3.5阶的次黑洞轨道解,比他人2.5阶的工作高了一阶.次黑洞撞击吸积盘面到光学爆发存在时间延迟,这对于确定轨道参数有很大影响.利用径向距离与爆发时间关系的线性模型,对最近7次爆发时刻的观测值拟合,给出了更精确的OJ287双黑洞的轨道参数及其运动轨道.分析了计算结果,研究运动特征,并且发现了两个新性质:次黑洞进动在初期增加,在晚期接近并和时,进动达到最大值,然后减小并越过0而趋于负值.尚不能确定晚期的这个行为是否由3.5阶近似不够准确所造成.运动方程中耗散性的辐射项,后牛顿2.5阶和3.5阶的系数具有相反的符号.这意味着3.5阶项反而是从外界吸收能量.但2.5阶与3.5阶之和仍然是向外辐射引力波的,体系能量变化率为负.这个工作的计算结果可以用来更精确地计算OJ287的引力辐射.     

岩石圈HPE热弱化与陆内构造变形

大陆内部变形在很大程度受制于大陆岩石圈流变侧向不均一性,而温度(地热梯度)是影响地壳和地幔岩石流变性质的主导因素。由热引起的地壳/地幔岩石材料的热弱化是弱化的主要途径,为陆内变形准备了物质条件。在构造外力(板块相关的或非相关的)的作用下,这些受到热弱化的岩石材料极易发生变形,导致岩石圈内部的造山带和变形带的形成。文章试图在广泛的国内外文献搜集和综合分析基础上,介绍由生热元素(heat producing elements)聚集产生的地壳/地幔(岩石)热弱化以及随后地幔下降流构造力作用造成的大陆内部应变局部化和陆内构造变形。这些地幔下降流是由大陆岩石圈地幔重力(瑞利 泰勒型)不稳定性发育引起的。     

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Kinematics of an alpine retrogressive rockslide in the Japanese Alps

The Aresawa rockslide in the Japanese Alps experienced a partial collapse (5–10 × 10⁵ m³) in 2004, followed by an accelerated downward movement of the head area rather than stabilization. This paper discusses the kinematics of a retrogressive rockslide area and factors promoting slope instability subsequent to the 2004 collapse, on the basis of geodetic surveys and meteorological observations from 2006 to 2010. The unstable area covers at least 2·3 × 10⁴ m² and consists of five active blocks. The main blocks are separated from the stable rock slope by pre‐existing ‘sackung features’ that follow the strike of the bedding plane. Shear zones below these sackung features have developed into slip planes potentially causing the next collapse. In particular, the propagation of a slip plane causing movement at 70 cm yr^?1 in the head area is promoted by bidirectional movement. It consists of slow ‘dip‐slip’ movement in snow‐accumulating periods and rapid ‘side‐slip’ movement in snow‐melting and snow‐free periods, both of which occur on the same slip plane. This bidirectional movement appears to result from the combination of a loss of lateral support by the 2004 event and the immature state of the slip plane. The primary trigger of the acceleration in the unstable area is the stress release by the 2004 collapse. In addition, the presence of a potential slip plane below the sackung features also promotes slope instability, suggesting that sackung features behind a rockslide area may predefine the new head scarp of a forthcoming collapse. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Follow-On 星间加速度精度的影响

本文基于星间加速度法开展了插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Follow-On星间加速度精度影响的研究. 模拟结果表明:1)适当增加数值微分公式的插值点数可有效提高插值精度. 基于9点Newton插值公式,星间加速度的插值误差为4.401×10^-13 m·s^-2,分别基于7点、5点和3点插值公式,插值误差增加了1.192倍、6.912倍和274.029倍. 2)适当增大相关系数可有效降低星间加速度的误差. 基于相关系数0.99,星间加速度方差为3.777×10^-24 m²·s^-4,分别基于相关系数0.90、0.70、0.50和0.00,方差增加了9.780倍、22.404倍、26.217倍和26.820倍. 3)随着采样间隔增大,星间加速度方差逐渐降低,但卫星观测值的空间分辨率也同时降低,因此合理选取采样间隔有利于地球重力场精度的提高. 4)基于9点Newton插值公式、相关系数(K波段测量系统星间距离和星间速度0.85、GPS轨道位置和轨道速度0.95、星载加速度计非保守力0.90)和采样间隔10 s,利用预处理共轭梯度迭代法,精确和快速反演了120阶GRACE Follow-On地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为4.602×10^-4 m.     

Direct observation of cosmic strings via their strong gravitational lensing effect – I. Predictions for high-resolution imaging surveys

We use present theoretical estimates for the density of long cosmic strings to predict the number of strong gravitational lensing events in astronomical imaging surveys as a function of the angular resolution and survey area. We show that angular resolution is the single most important factor, and that interesting limits on the dimensionless string tension   G μ/ c ²  can be obtained by existing and planned surveys. At the resolution of the Hubble Space Telescope ( HST ) (0.14 arcsec), it is sufficient to survey of the order of a few square degrees – well within reach of the current HST archive – to probe the regime   G μ/ c ²∼ 10⁻⁷  . If lensing by cosmic strings is not detected, such a survey would improve the limit on the string tension by a factor of two over that available from the cosmic microwave background. Future high resolution imaging surveys, covering a few hundred square degrees or more, either from space in the optical or from large-format radio telescopes on the ground, would be able to further lower this limit to   G μ/ c ²∼ 10⁻⁸  . These limits will not be improved significantly by increasing the solid angle of the survey.