Зміна зонального гармонічного коефіцієнта C20, полярного та динамічного стиснення Землі за даними SLR

https://doi.org/10.23939/jgd2018.02.005
Надіслано: Жовтень 16, 2018
1
Національний університет “Львівська політехніка”, м. Львів
2
Національний Університет «Львівська політехніка»

Досліджено зміну коефіцієнта зональної гармоніки другого ступеня Землі, отриманого з UTCSR SRL часових рядів  даних (а) для інтервалу з 1976 р. по 2017 р. як місячні рішення зонального коефіцієнта  та (b) для інтервалу з 1992 р. по 2017 р. як тижневі рішення зонального коефіцієнта ,отриманого за допомогою задачі власних значень – власних векторів і пов’язаного зі системою головних осей інерції. Середня різниця між коефіцієнтами  та  в різних системах оцінюється , що є меншим за часові варіації  коефіцієнтів  та . Ці часові ряди  моделювалися поліномами різних ступенів сумісно з рядами Фур’є (з річними, піврічними та квартальними періодами).  Остаточну модель обрано на епоху J2000 за допомогою полінома другого ступеня. На наступному кроці, використовуючи модель для зонального коефіцієнта  з інтервалом часу близько 25 років, побудовано залежні від часу моделі астрономічного динамічного стиснення  та постійної прецесії  з фіксацією значення  IAU 2000 на епоху J2000. На третьому кроці часові ряди  застосовано для визначення основного тренду та періодичних варіацій залежного від часу полярного стиснення Землі з 1992 року по 2017 року. Досліджено варіацію глобальної динамічної та геометричної фігур Землі та знайдено деякі важливі кількісні результати: полярне стиснення  збільшується в межах розглянутого інтервалу часу, який становить близько 25 років, що суперечить попереднім дослідженням. Тому метою цієї роботи є визначення варіацій глобальної геометричної фігури Землі, представлених через гармонічні коефіцієнти другого ступеня часових рядів і астрономічного динамічного стиснення . Як результат, особливу увагу приділено вивченню залежних від часу компонентів, включаючи сезонні варіації деяких фундаментальних параметрів Землі.

1. Bourda, G., N. Capitaine (2004). Precession, nutation, and space geodetic determination of the Earth's variable gravity field. Astronomy & Astrophysics, 428(2), 691–702, doi:: 10.1051/0004-6361:20041533
https://doi.org/10.1051/0004-6361:20041533
2. Capitaine N., Wallace, P. T., & Chapront J. (2003). Expressions for IAU 2000 precession quantities. Astronomy & Astrophysics, 412(2), 567–586, doi: 10.1051/0004-6361:20031539
https://doi.org/10.1051/0004-6361:20031539
3. Capitaine N, Mathews, P. M., Dehant, V., Wallace, P. T., & Lambert, S. B. (2009). On the IAU 2000/2006 precession–nutation and comparison with other models and VLBI observations. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 103(2), 179–190, DOI 10.1007/s10569-008-9179-9
https://doi.org/10.1007/s10569-008-9179-9
4. Chen, W., & Shen, W. B. (2010). New estimates of the inertia tensor and rotation of the triaxial nonrigid Earth. Journal of Geophysical Research, 115: B12419. doi: 10.1029/2009JB007094
https://doi.org/10.1029/2009JB007094
5. Chen, W., Li, J. C., Ray, J., Shen, W. B., & Huang, C. L. (2015). Consistent estimates of the dynamic figure parameters of the earth. Journal of Geodesy, 89(2), 179–188, doi: 10.1007/s00190-014-0768-y
https://doi.org/10.1007/s00190-014-0768-y
6. Cheng, M., Ries, J. C., & Tapley, B. D. (2011). Variations of the Earth's figure axis from satellite laser ranging and GRACE, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 116, B01409, doi: 10.1029/2010JB000850.
https://doi.org/10.1029/2010JB000850
7. Cheng, M., Tapley, B. D., & Ries, J. C. (2013). Deceleration in the Earth's oblateness, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(2), 740–747, doi:10.1002/jgrb.50058.
https://doi.org/10.1002/jgrb.50058
8. Dehant, V., Arias, F., Bizouard, C., Bretagnon, P., Brzezinski, A., Buffett, B., Capitaine, N., & Zhu, S. (1998). Considerations concerning the non-rigid Earth nutation theory. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 72, 245–309.
https://doi.org/10.1023/A:1008364926215
9. Fukushima, T. (2003). A New Precession Formula. The Astronomical Journal, 126(1):494–534.
https://doi.org/10.1086/375641
10. Groten, E. (2004). Fundamental parameters and current (2004) best estimates of the parameters of common relevance to astronomy, geodesy, and geodynamics. Journal of Geodesy, 77, 724–797, doi:10.1007/s00190-003-0373-y
https://doi.org/10.1007/s00190-003-0373-y
11. Lambeck, K. (1971). Determination of the Earth's pole of rotation from laser range observations to satellites. Bulletin Géodésique, 101(1), 263–281.
https://doi.org/10.1007/BF02521878
12. Liu, J. C., & Capitaine, N. (2017). Evaluation of a possible upgrade of the IAU2006 precession. Astronomy & Astrophysics, 597, A83 (2017), doi: 10.1051/0004-6361/201628717
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628717
13. Marchenko, A. N. (1998). Parameterization of the Earth's gravity field. Point and line singularities. Lviv Astronomical and Geodetic Society, Lviv, 1998.
14. Marchenko, A. N. (2009). Current estimation of the Earth's mechanical and geometrical parameters. In: M.G. Sideris (ed.), Observing our Changing Earth, (pp. 473-481) International Association of Geodesy Symposia 133. Springer, Berlin, Heidelberg.
15. Marchenko, A. N., & Schwintzer, P. (2003) Estimation of the Earth's tensor of inertia from recent global gravity field solutions. Journal of Geodesy, 76(9-10), 495–509.
https://doi.org/10.1007/s00190-002-0280-7
16. Mathews, P. M., Herring, T. A., & Buffet, B. A. (2002). Modeling of nutation-precession: New nutation series for nonrigid Earth, and insights into the Earth's interior, Journal of Geophysical Research, 107(B4), doi: 10.1029/2001JB000390.
https://doi.org/10.1029/2001JB000390
17. Melchior P. (1978). The tides of the planet Earth. Pergamon.
18. Petit, G, & Luzum, B. (eds) (2010). IERS conventions (2010). IERS Technical Notes 36. Observatoire de Paris, Paris
19. Ries, J. C. (2017). ftp://ftp.csr.utexas.edu/pub/slr/degree_2/ (Private communication).
20. Rochester, M. G., & Smylie, D. E. (1974). On changes in the trace of the Earth's inertial tensor. Journal of Geophysical Research, 79(32), 4948–4951.
https://doi.org/10.1029/JB079i032p04948
21. Williams, J. G. (1994) Contributions to the Earth's obliquity rate, precession and nutation, Astronomical Journal, 108, 711–724.
https://doi.org/10.1086/117108
22. Yoder, C. F., Williams, J. G., Dickey, J. O., Schutz, B. E., Eanes, R. J., & Tapley, B. D. (1983). Secular variation of earth's gravitational harmonic J2 coefficient from Lageos and nontidal acceleration of earth rotation. Nature, 303(5920), 757–762.
https://doi.org/10.1038/303757a0