行星天文学的重要地位及其热点

对1995年至2001年《Natue》和《Science》上发表的天文学论文的统计表明，行星天文学领域的论文数量明显超过天文学的其它分支学科，占天文学总论文数的1/3左右。从这个角度来看，行星天文学是天文学最活跃和重要的分支学科之一。对这些论文具体内容的分析可以给出当前行星天文学领域的若干热点问题。相比之下，我国对这一重要领域的关注和投入还远远不够。     

恒星的初始-终止质量关系

本文研究了星族ＩＲＧＢ／ＡＧＢ星外壳结合能为零时的核质量与其初始质量的关系，发现此关系与Ｗｅｉｄｅｍａｎｎ和Ｋｏｅｓｔｅｒ观测得到的初始终止质量关系相符，并与Ｚｈａｎｇ和Ｋｗｏｋ得到的行星状星云核质量分布的观测结果相符合．采用相同的假设，本文还得到了星族ＩＩ恒星的初始终止质量关系．对于相同的初始质量，星族Ｉ恒星的终止质量比星族Ｉ的大～１０％－２０％．     

行星磁场与卫星引力及其相对运动的统计关系

从知道某些天体具有磁场起，人们就对其磁场的起源提出种种解释，例如有电池说，转子说，化石说，发电机说等等。但由于这些学说都分别与某些观测事实相抵触而未被公认，因此星球磁场的起源一直是未能解决的命题。余先河先生提出，星球的磁场起源可能与所受的引力有关，行星的磁场强度正比于其所受卫星的引力；正比于卫星与行星的引力连线转动的相对角速度。本文对这两方面的命题分别进行了相关分析，得到其相关系数分别为：ｒ＝０．８４８１和ｒ＝０．８４２５，它们都在ａ＝０．０１的信度水平上相关。结果表明余新河关于行星磁场起源的设想是有基础的。本文还对其统计结果和可能机制进行了讨论。     

行星和太阳内部的磁流体力学

许多行星（如木卫三，水星，地球，木星和土星）和恒星（如太阳）具有内部磁场。对这些磁场的存在和变化的解释对行星科学家和天体物理学家是一个巨大的挑战。本文试图总结行星和恒星的导电流体内部磁流体力学研究的新近发展和困难。一般由热对流驱动的流动通过磁流体力学过程产生并维持在行星和恒星中的磁场。在行星中磁流体力学过程强烈地受到转动，磁场和球几何位型的综合影响。其动力学的关键方面涉及科里奥利力和洛伦兹力间的相互作用。在太阳中其流线，即处于对流层的薄的剪切流层在太阳的磁流体力学过程中扮演了一个基本的角色，并由之产生了11年太阳黑子周期。本文也给出了一个新的非线性三维太阳发电机模型。     

HD 82943行星系统的2:1共振与稳定性

用直接数值积分方法通过模拟不同的行星构型探讨了HD82943行星系统(由两颗共振的巨行星组成)的长期动力演化,同时,还研究了在相空间的轨道运动.在对系统长达107年数值积分中,发现所有的稳定轨道均与2:1共振相关联.典型地,在相同的时标内,两个共振幅角θ1和θ2同时(或其中之一)存在秤动.由于共振幅角在一定范围内的秤动,因而使两颗行星轨道半长径被约束而表现为规则运动模式.另外,利用分析模型(包含了外行星偏心率e2的因素),还讨论了对于不同取值的e2和相对近星点经度θ时,内行星在相空间的运动,并发现2:1轨道共振对于相对较小的e2以及当θ=0°时易于保持.此外,适中的e2将导致系统的两颗行星进入深度共振状态.再者,分析模型和数值计算的结果吻合得很好,两者都揭示了行星系统的2:1共振结构.     

CGC2星历框架

为了研究激光天文动力学空间任务概念，我们建立了CGC2星历框架及演算法。在此框架中，我们考虑了太阳，九大行星，月球等十一个主要天体和492颗直径大于65km的小行星。我们使用后牛顿运动方程式及Rnge-Kutta四阶数值方法，取的演进间距为0．01天。鉴于个人计算机的进展，此星历之演算在个人计算机上即可进行，算法及程序公开，可供研究者方便使用。在和JPL DE405之算法比较时，我们使用DE 405星历之参及初始值学演算并将其和DE 405之差与DE 403和DE405之差比较。结果显示，显示CGC2星历与DE405星历之演算结果相近。若要进一步成为独立的星历，则需重新拟合所有有效的观测数据。此公开的框架并可望在未来有新数据时供研究者改进。     

木星土星边缘的椭圆拟合

将CCD观测的木星或土星光环图像二值化，再用“四邻点模板”检测获得二值图像的边缘，最后用椭圆方程迭代拟合边缘，可以获得行星几何中心的位置。这被证明是一种高精度的位置测量方法。本文给出了用椭圆拟合检测边缘的全部公式及有关说明。     

厄尔尼诺的发生与行星运动

厄尔尼诺(El Ni(?)o)现象是海-气耦合系统异常变化的表现,其起因可能不是唯一的,行星运动对地球运动的影响可能会导致El Ni(?)o的发生。根据4个半世纪内El Ni(?)o发生的历史资料,分析其发生和行星运动的关系,得出的结论是:木星赤纬的变化和火星大冲与El Ni(?)o。的发生有显著的关系,表明这2颗行星的运动可能影响El Ni(?)o的发生。文中还根据分析结桌和El Ni(?)o混沌机制的观点,探讨了行星运动对海-气系统变化的影响机制。     

浅议学科交叉与地球系统科学

以整体系统的观念认识地球 ,强化学科间的交叉与渗透 ,是 2 1世纪初地球科学发展的主题。各国都十分重视推动学科交叉研究 ,并将学科交叉分为Modidisciplinary、Interdisciplinary、Transdiscipli nary三个层次。地球系统科学的两大前沿为“地球系统的联系”和“地球系统的演化” ,2 1世纪地球科学的突破在于地球系统变化理论的形成。笔者指出 :目前 ,我们的观念还跟不上地球科学的发展 ,尤其是“学科交叉”的理念不强 ,缺乏地球系统科学的思维 ,但我们有开展地球系统科学研究的有利条件     

南向行星际磁场事件与磁暴关系的研究

利用172-182年IMP-8飞船的太阳风观测资料和相应地磁活动性指数Dst和AE,研究了43个南向行星际磁场事件期间太阳风和磁层的耦合问题. 与这43个事件对应的地磁暴是中等的和强的磁暴(Dst＜-50nT). 结果表明:(1) 在43个事件中有11个(约占25.6髎)紧随激波之后,18个处于激波下游流场中(占42髎),其余14个(占33髎)和激波没有关连. 绝大多数事件都伴有太阳风动压和总磁场强度的增加;(2) 当行星际晨昏向电场强度EI＞-4mV/m时,只引起磁亚暴,对Dst指数没有明显影响. 仅当EI＜-5mV/m时,磁亚暴和磁暴才会同时出现;(3) 太阳风动压的增加会增强能量向环电流的输入,但不是密度和速度单独起作用,而是以PK=ρV2的组合形式影响能量的输入;(4) 虽然行星际磁场(IMF)南向分量BZ对太阳风和磁层的耦合起着关键作用,但IMF的BX和BY分量相对于BZ的大小对太阳风向磁层的能量传输也有一定影响. 当BX、BY相对BZ较大时能量耦合加强.