DE历表的结构、计算与比较

在详细介绍美国JPL(Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室)发布的DE (Development Ephemerides,行星/月球展开历表)系列历表的基本情况、头文件和数据文件的结构、历表计算原理等内容的基础上,以DE405、DE421、DE431为例,分别计算了1900-2200年间月球、太阳、行星等天体在地心天球参考系中的坐标及速度,并由此得到3个历表间的差异,结果表明DE431与DE421之间的差异,整体而言要小于二者同DE405之间的差异.最后以引潮力的计算为例,表明历袁更新对于引潮力的影响基本可忽略不计,验证了IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)规范中关于历表更新对相关地球科学影响十分有限的结论.     

世界时与地球时转换经验公式的改进与比较

针对世界时与地球时的差值ΔT问题,提出了新的拟合多项式。基于美国海军天文台发布的1657年~2020年间的ΔT数据,以及IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转和参考系服务组织)公报中公布的LS(Leap Seconds,跳秒)数据,在美国NASA(National Aeronautics and Space Administration,国家航空航天局)经验公式的基础上进行了改进,分别用3次、4次、5次、6次多项式进行拟合。然后,基于最小二乘法得到一组多项式经验公式,可适用于公元纪年、儒略日、简约儒略日以及从J2000.0起算的儒略世纪数等4种时间格式。通过精度计算表明,该组经验公式计算结果与USNO(United States Navy Observatory,美国海军天文台)基准序列的残差不超过±1.29s,与IERS基准序列的残差不超过±0.16s,整体优于NASA经验公式的计算精度。同时还给出了得到更高精度经验公式的拟合方法。     

天体测量与空间科学中的时间尺度及其转换

针对时间尺度及其转换方法进行了综述、归纳和分类。从建立的基础出发,将时间尺度划分为原子时尺度和世界时尺度2个大类,其中,原子时尺度的彼此转换基于广义相对论框架,世界时尺度的彼此转换基于地球自转和岁差章动模型,而协调世界时是连接这2类时间尺度的桥梁。根据各类时间尺度间的转换公式,计算了原子时彼此间的差值序列,以及世界时在IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)1996、2003、2010这3个规范间的差值序列,并分析了这些差值序列的特征。结果表明:地心坐标时与质心坐标时、质心坐标时与质心力学时、地球时与地心坐标时之间的差值序列均随时间呈线性变化关系,且后者差值的增幅远小于前2个差值的增幅;协调世界时与国际原子时之间的差值是不连续的,且增幅逐渐减小;地球时与质心力学时之间的差值序列是以年为周期进行变化的,差值大小在±1.7 ms以内;格林尼治(平)恒星时、赤经章动及其补充项在IERS 2003、2010规范间的差异较小,而在IERS 1996与另外2个规范间的差异较大。这些结论可为相关研究及工程计算中的时间尺度选取提供参考依据。     

基于无旋转原点的参考系转换方法及其计算

基于引入无旋转原点可以克服春分点的固有缺陷的特性,在分析GCRS (Geocentric Celestial Reference System,地心天球参考系)与ITRS(International Terrestrial Reference System,国际地球参考系)之间基于无旋转原点的转换过程基础上,计算了IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)1996、2003、2010等规范所推荐的3组转换参数的具体数值及其差异,并以太阳系10个天体为例进行了参考系转换计算.结果表明:IERS 2003、2010规范中推荐的2组转换参数间的差异较小,对坐标转换的影响在0.5 mas以内;IERS 1996规范中推荐的转换参数与另外2组转换参数间的差异较大,对坐标转换的影响在2.5 mas以内.基于无旋转原点转换和基于春分点的岁差章动转换2种方法间的差异对坐标转换的影响,在IERS 2003、2010规范中不超过5 μas,而在IERS 1996规范中由于未考虑框架偏差的影响导致差异较大.     

岁差章动模型更新等因素对坐标转换的影响

GCRS(Geocentric Celestial Reference System,地心天球参考系)与ITRS(International Terrestrial Reference System,国际地球参考系)之间的坐标转换方法与岁差章动模型密切相关,IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)规范先后推荐了3组不同的岁差章动模型。论文分析了基于春分点的坐标转换过程,在比较3组岁差章动模型间差异的基础上,以太阳系10个天体为例,计算了岁差章动模型更新、极移、世界时与地球时差值等因素对坐标转换影响的具体数值。结果表明,IAU 2006岁差-IAU 2000AR06章动与IAU 2000岁差-IAU 2000A章动间的差异,对坐标转换的影响在0.5mas以内;而IAU1976岁差-IERS 1996章动与前2组岁差章动间的差异,对坐标转换影响的最大值达到37mas;极移对坐标转换影响的最大值达到0.6″,远高于岁差章动模型更新所带来的影响;当忽略世界时与地球时的差异时,结果完全错误。通过此分析,明确了极移、世界时与地球时的差异对坐标转换影响的具体数值,可为工程计算中岁差章动模型的选取提供参考依据。