现代天王星卫星运动定量理论的研究和发展

1986年“旅行者2号”飞越天王星期间,由空间无线电和光学观测获得的卫星资料首次给出天王星5颗主要卫星质量的可靠估计,从而推动了现代天王星卫星运动定量理论的建立。Laskar于1986年建立了第一个相对完整的天王星主要卫星的(半)分析理论-GUST86,其高精度已被许多学者的实算证实。之后,对理论的改进作出贡献的学者有:Malhotra等人(1989)、Lazzaro等人(1987,1991)分析研究了天王星卫星系统中近共振项对长期摄动解的影响;Taylor(1998)采用数值积分拟合观测资料,以更精确地测定卫星质量;Christou和Murray(1997)则将一个2阶Laplace-Lagrange理论应用于天王星卫星系统。对这些学者的工作作一概述。

土星卫星运动的现代理论和CCD观测定标归算

在目前土卫ＣＣＤ观测中，采用亮卫星的理论值定标的方法已被广泛采用，然而如何尽可能减小理论引入的误差对定标的影响仍是一个有待研究的问题．在最新研究中，采用３０００多个最新的ＣＣＤ观测对４个土卫现代理论作实算分析和比较，并由对归算结果的初步分析得出一些有价值的结论．

由Titan、Rhea和Iapetus轨道数值改进求解土星质量和形状参数

对Ｔｉｔａｎ、Ｒｈｅａ和Ｉａｐｅｔｕｓ由数值改进产生轨道，并拟合１９６７－１９８８年的４５１４个星对的照相观测以求改进自由参数。土星系的质量Ｍｓａ和形状参数Ｊ２，以及卫星的质量ｍＩａ，ｍＲｈ作为自由参数参加求解。归算得：Ｍｓａ＝１／３４９８．０±０．１４Ｍｓｕｎ（太阳质量）（２．８５８７８０×１０－４±０．０００１０），Ｊ２＝０．０１６４７３±０．０００１１０，ｍＩａ＝３．３５×１０－６Ｍｓａ，ｍＲｈ＝４．４４×１０－６Ｍｓａ。归算表明，由于选择了由Ｔｉｔａｎ、Ｒｈｅａ、Ｉａｐｅｔｕｓ组成的较合理的动力学系统进行数值积分和采用了不同星对（Ｉａｐｅｔｕｓ－Ｔｉｔａｎ，Ｒｈｅａ－Ｔｉｔａｎ）观测资料作拟合改进求解，其结果显然要好。由地面观测资料归算的结果也进一步证实了空间测量结果的可靠性。

由土卫九(Phoebe)轨道数值改进求解土星质量

为测定土星质量,对收集到的1905年至2006年期间的686次观测[其中包括182次照相观测和504次CCD(电荷耦合器件)观测]通过数值积分进行拟合来改进土星的暗弱的外卫星Phoebe的轨道,并得到土星系总质量msa的新的测定值:3 497.0-1msun(太阳质量),为更精确地测定土星质量提供了一个有价值的参考值。

轨道数值改进求解土星的质量和形状参数

采用Gauss-Jackson法数值积分Iapetus和Titan轨道,并选用1111个Iapetus-Titan星对的照相观测拟合轨道以求改进自由参数。土星的质量M_(sa)和形状参数J_2作为自由参数参加求解,归算得:M_(sa)=(2.858806±0.00014)10^(-4)(太阳质量),J_2=0.016118±0.00063,与其他学者的结果比较表明,这些由单个星对归算出的值与IAU(1976)推荐值相比尽管有一定差异,但仍在合理值允许范围内。

土卫八新运动理论的比较研究

通过归算土卫八轨道根数200年的变化将一个最新的高精度土卫运动理论TASS与经典理论作比较，并用20年现代照相观测资料作理论预报精度的归算．归算表明，在一定时期内TASS与经典理论有较好的一致，但其根数长期变化的差很快变大．由此指出，TASS的合理性和进入实用还有待对更长时期大量高精度观测作实算．

关于土卫轨道—轨道共振源起源和演化的研究

阐述了一种解释轨道一轨道共振起源和演化的主要学说——潮汐演化假说,介绍了近年来在土卫的著名的三个共振对的起源和演化方面国外学者提出的一些理论,并指出了这方面研究尚存在的不足。

位于介质覆盖的导电基底中水平电偶极子的场

讨论了位于有介质层覆盖的非理想导电基底中的水平电偶极子激励起的电磁场 ,获得了方便于计算的解析表达式 。

1995年天王星卫星位置观测的重新归算

研究改进了对自然卫星CCD图像进行定位量测处理的方法。经对天王星主要卫星CCD观测位置图像的计算处理表明位置精度有了明显提高 ,O -C的标准误差 (RMS)平均为 0 .0 7″。

土星卫星CCD定位观测的初步分析

发表了１９９４年８月土星主要卫星ＣＣＤ观测的相对位置资料及其与理论值的比较分析。观测使用了开放实验室分山基地的１５６ｃｍ天体测量望远镜上的ＣＣＤ探测器．对观测资料的分析表明；Ｒｈｅａ和Ｄｉｏｎｅ相对于Ｔｉｔａｎ的位置精度为０．１２”。这相当于距离土星７００ｋｍ．土星卫星ＣＣＤ观测与最佳的照相观测比较，其位置精度相当。

天王星卫星两种定标方法测定结果的比较

利用新发表的高精度、高密度天体测量星表UCAC2,对天王星的五颗主要卫星的CCD观测图像重新进行量测,采用不同方法作定标归算,并使用两种理论模型(GUST86和GUST06模型)计算卫星的理论位置。对不同方法所得到的卫星位置的O-C结果的分析和比较表明,本文获得的卫星位置精度,除天卫五(Miranda)有显著提高,其他4颗卫星的位置精度基本相同。本文中天卫一和天卫三的结果与"亮卫星定标法"的结果在精度上相当,天卫二的位置精度与其他天王星卫星的位置精度具有较好的一致性,这从另一方面证明了我们的"亮卫星定标法"的可靠性。此外我们还获得了天卫四的位置与精度。

土星卫星的精密定轨方案

由于星际探测事业的发展 ,对土星卫星的定位精度要求愈来愈高 ,经典的分析法定轨方法已难以适应 ,在当今计算技术条件高度发展的背景下 ,本文给出了土星卫星的数值法定轨方案 ,采用了土星卫星运动的高精度力学模型 ,并运用 1 874- 1 989这 1 0 0多年间的观测资料 ,引用现代最小二乘估计 ,对土星卫星进行精密定轨。该方案可以在引用同样的力学模型的前提下 ,对土星各颗卫星进行定轨 ,亦可同时进行多颗卫星的定轨。相应的软件比较简单 ,有较好的应用前景。

土卫历表归算中的初值转换方法

针对土卫轨道数值积分中的初值变换问题,给出了一种转换方法,它不但适合于土星卫星,而且在—般天体力学的历表归算中也可以借用。文末给出了源程序。

天王星卫星的星历表计算

根据天王星卫星的运动理论模型（GUST86），建立了一套5颗主要卫星的星历表计算和误差分析程序。对部分高精度卫星观测位置资料进行的O－C计算和分析表明了计算程序的正确性和实用性。

天王星卫星的位置测定及与理论值的比较

本文发表的是我们于１９９０年在云南天文台利用１ｍＲＣＣ望远镜对天王星主要卫星进行照像观测的定位结果以及与理论计算值进行的比较分析．