The development of radio astronomy at Hartebeesthoek

The development of radio astronomy at the Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory in South Africa is described. The Hartebeesthoek site was established originally by NASA as one of three Deep Space Stations equipped with 26-m parabolic reflector antennas. It was first used for radio astronomy by South Africa in terms of the NASA host nation agreement which allowed for its use at times when the facility was not needed for its primary purpose of tracking space probes. After NASA withdrew from South Africa in 1975, the South African Council for Scientific and Industrial Research took over the site and the 26-m parabolic reflector antenna, which NASA had abandoned in position, and established it as a national observatory. The development of the facility to the stage where it could support a variety of observing programmes such as continuum observations and mapping, spectroscopy and pulsar timing is described as well as the role played by the Observatory in global programmes of very long baseline interferometry.     

应用区域地基全球定位系统观测分析北京地区大气总水汽量

利用2000年6月1日～8月11日北京地区地基全球定位系统(Globe Positioning System)网遥感大气总水汽量试验的观测资料,分析了北京地区夏季大气总水汽量的时空变化,研究了大气总水汽量与日平均温度、地面水汽压和降水的关系.研究结果表明:大气总水汽量存在明显的时空变化,对于地理位置基本相近的台站,海拔高度的影响比较明显,一般情况下高山站的水汽总量低于平原站;在晴天,地面水汽压与大气总水汽量有较好的相关性,而在云雨日,由于高低层大气湿度的变化常常不同步,用地面水汽压估算的大气总水汽量具有较大的偏差;大气总水汽量短时间内的快速增加往往对应有降水过程出现,但总水汽量的大小与降水量之间并没有明显的相关,在降水预报中应综合考虑总水汽量的前期平均水平、短时的增幅和峰值大小等条件的影响.     

Recent Progress and Future Prospects in Solar Physics, and Their Relevance for Planet Earth

Understanding our star, the Sun, is of fundamental interest for life on Earth. In this paper, the status of knowledge in solar physics of roughly two decades ago is summarised, and the most recent developments in this very active field are shown, many of them achieved by means of space based missions. The Sun–Earth connection is described and, finally, an outlook on future solar research is given.     

地基探测与NCEP GFS模式预报云量在ARM SGP站点对比

使用大气辐射测量实验(Atmospheric Radiation Measurements:ARM)在美国南部大平原站点(Southern Great Plains:SGP)长时间序列(2001 2010年)的地基主动遥感云(Active Remote Sensing of Clouds:ARSCL)和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction:NCEP)全球预报系统(Global Forecast System:GFS)模式预报资料,对比分析了两者云量在不同时间尺度内(年际、月份和季节)的差异。结果表明,GFS模式预报总云量为83.8%,略高于地基观测结果(78.1%);两者总云量差异在秋季最大(8.8%),春季最小(2.2%)。在低垂直高度分辨率(≥3 km)时,地基探测低云、中云和高云的云量分别为46.1%、43.5%和61.2%;模式预报三类云的云量均要高于地基探测的云量,差异分别为9.6%、17.2%和9.1%。但是,在高垂直分辨率(250 m)时,地基探测云量在大多数高度层上要高于模式预报结果。这应该是两种资料廓线中有云出现的高度层数目存在差异引起的。地基观测和GFS模式预报同时表明,SGP站点上空云量垂直廓线呈现双峰结构,在边界层附近(1 km)和上对流层区域(8-12 km)云量较大,2-3 km高度范围内云量较小。在春夏秋冬四个季节内,两种资料在低层边界层附近的最大云量偏差分别为9.5%、8.8%、7.8%和11.2%。     

天文教育I: 万有引力与天体物理

分别从物理学和天文学角度引申出天体物理学科, 特别关注万有引力在其中扮演的关键角色. 无论在综合性大学亦或理工科院校, 天文教育均有益于提高学生的科学和人文素养, 而天体物理则是天文学的主要内涵. 介绍了作者讲授``天体物理''课程的相关信息以及个人认识. 最后, 以大气簇射mu子产生、啾质量、宇宙加速膨胀等教学案例结束, 侧面诠释了作者的``天体物理''教育理念.     

月球交会对接VLBI差分时延研究

中国探月3期任务中,月球交会对接技术是任务成功的重要保障.利用嫦娥3号(CE03)绕月飞行的VLBI (Very Long Baseline Interferometry)时延数据,模拟仿真绕月交会对接过程中,同波束VLBI观测模式下,差分群时延的变化情况.仿真结果显示,在远程导引段,轨道器和上升组合体轨道距离保持100 km,持续半小时,差分群时延很好地反映了两者的轨道信息,可以用于定轨定位;自主控制段,上升组合体靠近轨道器,在轨道距离从5 km减小到20 m过程中,上升组合体加速追赶轨道器时,差分群时延快速趋近于0,上升组合体减速远离轨道器时,差分群时延绝对值快速变大.最后,利用嫦娥3号奔月段同时发射两个DOR (Differential One-Ranging)信号的VLBI时延数据,计算差分相时延,初步展示了月球交会对接过程中同波束VLBI差分相时延的误差情况.     

边带分离型超导SIS接收机本振耦合噪声研究

超导SIS (Superconductor-Insulator-Superconductor)接收机因极低的接收机噪声温度成为毫米波和亚毫米波段射电天文观测的首选.本振系统耦合噪声也是接收机噪声的一部分,在多年的天文观测中,发现本振耦合噪声无法完全忽略,对天文观测的灵敏度有一定影响.采用两个不同种类的信号发生器作为本振系统初级信号源,测试了超导SIS接收机的噪声温度,发现信号发生器输出的基底噪声能够耦合到接收机内部,从而增加接收机噪声强度.分析研究了本振系统热噪声和信号发生器基底噪声对接收机噪声的影响.通过在信号发生器输入端加入窄带滤波器滤除其基底噪声,消除了信号发生器基底噪声引入的接收机噪声,降低了接收机的整体噪声,提高了望远镜的灵敏度.     

地基干涉雷达IBIS-S桥跨结构振动变形测量与模态分析

地基雷达干涉测量技术能够以较高的时空采样频率获取线性结构目标整体瞬时变形状态。本文将该技术引入大型桥梁桥跨结构的振动变形测量与模态分析中。对动静载试验过程中的武汉二七长江大桥东岸桥跨结构开展连续变形监测,利用频域分解法计算桥跨结构的自振频率、阻尼比和模态振型。计算结果表明,地基干涉雷达干涉测量技术能够快速探测桥跨结构竖弯模态,特别适用于灾后大型线形结构健康状态的应急检测。     

对流层延迟与可降水量直接转换模型研究

采用线性回归和最小二乘法拟合建立无线电探空可降水量（RS-PWV）与GPS对流层延迟（GPS-ZTD）、地面温度及大气压之间的直接转换模型,并将直接转换模型得到的PWV分别与RS-PWV及GPS反演得到的可降水量（GPS-PWV）进行比较。结果表明,RS-PWV与GPS-ZTD之间存在良好的线性关系,相关系数达0.927 6;RS-PWV与4阶拟合温度和大气压呈现较好的相关性,相关系数分别为0.640 1和－0.626 3;基于ZTD的单阶单因子模型PWV与GPS-PWV的相关系数达到0.969 9;基于ZTD、温度及大气压的单阶多因子模型PWV比基于ZTD的单阶单因子模型PWV精度明显提高,RMS从4.3 mm提高到3.3 mm。     

基于多模CORS的网络RTK服务性能测试

从北斗地基增强系统建设出发,分析多模CORS实验网,提供多模网络RTK服务,增强北斗卫星导航系统的应用。根据实时测量精度、定位服务的时效性、时间可用性、空间可用性和实用性测试,评价实验网提供的网络RTK服务性能。测试结果表明通过加入北斗导航卫星系统信号,定位精度略为提高,可有效改善电离层模型,提高流动站固定的效率,可以解决困难环境的作业问题,提高作业效率。