天体力学与天体测量基础

2012 科大
天体力学与天体测量基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ李广宇
9
观测数据
DE405/LE405

光学观测 主要对土、天、海、冥四颗外行星 中天观测 照相和CCD天体测量 对天、海、冥 掩星观测 对天王星环和海王星盘 等高仪观测 对火、木、土、天 射电热辐射測量 对木卫、土卫、天王星环、海王星盘 测距观测
DE200
DE202 DE403 DE405 DE406 DE410 DE413 DE414 DE418 DE421 DE422 DE423
1981.9
1987.10 1993.5 1997.5 1997.5 2003.4 2004.11 2005.5 2007.8 2008.2 2009.9 2010.2
1599 DEC 09 －2169 MAR 31
1899 DEC 04 －2050 JAN 02 1599 APR 29 －2199 JUN 22 1599 DEC 09 －2201 FEB 20 -3001 FEB 04 －3000 MAY 06 1900 FEB 06 －2019 DEC 15 1899 DEC 04 －2050 MAR 07 1899 DEC 04 －2050 MAR 07 1899 JUL 29 －2051 JAN 21 1899 JUL 29 －2053 OCT 09 -3000 DEC 07 －3000 JAN 30 1799 DEC 16 －2200 FEB 02
天体状态的展开式
xt a10T0 (tc ) a11T1 (tc ) a1, N 1TN 1 (tc )
(t ) a T (t ) a T (t ) t VFaca10T x 0 c 11 1 c 1, N 1 N 1 c
李广宇 8
2012 科大
DE405/LE405 运动方程 考虑的因素
太阳、行星和月球点质量 广义相对论（各向同性、参数化后牛顿） 部分小行星的牛顿摄动 太阳和月球对地球形状的摄动 太阳和地球对月球形状的摄动 月球物理天平动，固体模型，考虑潮汐和自转变形， 包括弹性和耗散作用 月球和太阳引起的地球潮汐对月球运动的影响 300颗小行星对火星、地球和月球运动的摄动
2012 科大
a11 a 21 a31
T0 (t c ) a1, N 1 T1 (t c ) a 2, N 1 a3, N 1 T (t ) N 1 c
(t ) T a1, N 1 0 c (t ) T a 2, N 1 1 c a3, N 1 (t ) T N 1 c
讲课内容



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复习 太阳和月亮历表 – 多项式逼近 – 历表文件的结构和读取 – 日、月和火星状态的读取 DE 历表介绍 矩阵和向量 坐标系的旋转
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复习
时间基准 中间赤道 儒略日及其换算 Warnnier图

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– 雷达测距 对水、金 – 航天器测距 对金、火、木 – 月球激光测距
共使用42410组数据
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行星月球历表的位置误差
内太阳系天体 水、金、地、火、月、太阳
主要依赖于测距观测。最近10年内， 天体间线距离的精度为100-200米， 角距离的精度好于1 mas， 指向精度好于1－2 mas， 天体平运动的不确定度为 0.02 as/century 或 2千米/10年。
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行星月球历表的位置误差 外太阳系天体 木、土、天、海、冥
主要依赖于CCD观测，现代系统误差 和单个观测的精度都是 0.1 as，所以目 前确定天体角位置的精度为几十 mas. 预报今后的位置，还要更差，特别对于 较外的行星。
天体力学与天体测量基础
1984-2003 历书编算
拟合行星和月球激光测距 含章动和天平动，2003 以后历书编 算 积分与DE405相同，插值精度较低 用于探火航天器导航 更新冥王星轨道，用于2005年冥卫一 掩星 拟合MGS和Odyssey 2003年测距数据 拟合行星和月球激光测距数据 扩展DE406 用于MESSENGER 水星探测
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天体力学与天体测量基础
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天体状态向量的矩阵形式
x(t ) a10 y (t ) a 20 z (t ) a 30
(t ) a10 x (t ) VFac a 20 y a z ( t ) 30
• 文件组织
头记录 HeadF 空记录 数据文件 Buf 数据记录 (1,Nc )
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StartJd EndJd 系数数据
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天体力学与天体测量基础
DE系列历表
历表 DE102 完成日期 1981.9 覆盖区间 -1410 APR 16－3002 DEC 22 含章动 说明
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a11 a 21 a31
天体力学与天体测量基础
MSM .data 月、日、火历表文件
• 时间区间：JD 2415020.5－JD 2488076.5（1900－2099） • 时间段长：4日，最高阶数：Ncf-1=12 • 一个时间段状态数据的组织
一个时段 天体 分量 系数 （1,3） (1,3) (0,N cf 1)
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2
各时间标准之差的变化
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与天球中间赤道联系的 几个基本概念
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切比雪夫多项式
递归定义
T 0 (x ) 1 T 1 (x ) x T i (x ) 2xT i 1 (x ) T i 2 (x ) ( x 1, i 2,3,......, N 1)