三轴弹性地球自转的动力学方程The dynamical equation for triaxial elastic Earth rotation
张捍卫,李爱国,郭增长
摘要(Abstract):
整体地球自转动力学理论一般假设地球是旋转对称的,但实际上地球是一个非对称的旋转椭球体。因此,三轴地球自转的研究是符合现实的。本文在弹性地球自转Liouville方程的基础上,在推导过程中所有量保留到极移平方和椭率乘积量级而忽略其更小量级的情况下,给出了适用于地球自转研究的三轴弹性地球自转的动力学方程。同时也列出了求解三轴弹性地球自转自由摆动的两种方法,即椭圆积分方法和椭圆函数方法。最后指出,如果在推导过程中保留更小量级,则弹性地球模型的自转动力学方程无解析解;旋转对称地球自转的线性解是三轴地球模型在极移量级下的一种特例,且三轴弹性地球模型不可能出现第二自由摆动。
关键词(KeyWords): 三轴弹性地球模型;椭圆积分;椭圆函数
基金项目(Foundation): 河南省科技创新人才计划(094100510023);; 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室测绘基础研究基金(0702);; 河南省基础与前沿研究项目(082300460140)
作者(Author): 张捍卫,李爱国,郭增长
DOI: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2010.03.003
参考文献(References):
- [1]McCarthy Dennis D,IERS Conventions.IERS TechnicalNote32[R].Observatoire de Paris,2003.
- [2]Wallace PT and N Capitaine.Precession-nutation proce-dures consistent with IAU 2006 resolutions[J].As-tronomy and Astrophysics,2006,459(3).
- [3]张捍卫,许厚泽,柳林涛.动力大地测量学中的地球自转理论[M].北京:中国科学技术出版社,2006.
- [4]Arnold V I.Mathematical Methods of Classical Mechanics[M].2nd Edition,Springer-Verlag,NewYork,1989.
- [5]Van Hoolst Tand V Dehant.Influence of triaxiality and sec-ond-order terms in flattenings on the rotation of terrestrialplanets I.Formalism and rotational normal modes[J].Physics of the Earth and Planetary Interiors,2002,134(1).
- [6]Souchay J,MFolgueira and S Bouquillon.Effects of thetriaxiality on the rotation of celestial bodies:applicationto the Earth,Mars and Eros[J].Earth,Moon andPlanets,2003,93(2).
- [7]Folgueira M,J Souchay.Free polar motion of a triaxialand elastic body in Hamiltonian formalism:Applicationto the Earth and Mars[J].Astronomy and Astrophys-ics,2005,432(3).
- [8]张捍卫,等.地球参考的基本理论和方法研究进展[J].测绘科学,2005,30(5).
- [9]刘式适,刘式达.物理学中的非线性方程[M].北京:北京大学出版社,2001.