天球参考系与地球参考系之间的坐标转换研究进展

天球参考系(CRS)与地球参考系(TRS)之间的坐标转换是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域,也是高精度的军事测绘保障和空间大地测量技术实现的理论基础。基于IAU2000的有关决议,重新研究了CRS和TRS之间转换的有关问题,主要内容包括:天球历书极(CEP)目前存在的问题和天球中间极(CIP)的引入;非旋转原点(NRO)、天球历书原点(CEO)和地球历书原点(TEO)的基本概念;基于春分点和NRO的坐标转换模型以及其中的有关参数的确定。本文完整地综述了CRS和TRS之间转换的理论,也指出了其中存在的问题和有待改进的地方。

用任意星进行天文定向的研究

天文定向是测定天文经纬度前不可缺少的一项工作,对其有着直接的影响,如定向不准确,则以后的工作无法完成。本文研究了在北极星无法应用情况下的天文定向问题,提出并实现了利用任意恒星进行天文定向;推导出了两种用任意恒星实现天文定向的公式,并给出了其具体解法。

天球参考极的定义与选择

利用矢量分析的方法研究了刚体地球的形状轴、角动量轴和自转轴的相对运动。在Murray关于地球形状轴的矢量解的基础上,针对选择天球参考轴的原则和方法,对天球历书极(CEP)、天球中介极(CIP)和非旋转原点(NRO)的选择进行了形象化的分析和讨论。

利用测日实现快速天文定向

介绍了天文方位角测量原理,给出了实用的计算太阳视位置的方法;研究了在白天恒星无法应用的情况下,利用电子经纬仪测日进行快速天文定向及方位角测量,给出了具体的实施方法及数据解算过程,并对实际测量数据进行了精度分析。

岁差章动量的关系与坐标转换方法

国际天文联合会(IAU)2006决议1推荐采用P03岁差模型代替IAU2000A岁差模型,该模型的岁差参数由用户选择。针对这一决议,绘制了表示岁差章动参数之间关系的天极图和分点图,讨论了与目前决议相一致的坐标转换规律,并对岁差章动参数的各种选择方案及其特点进行了详细研究。这不仅为新决议中P03岁差模型的推广应用提供了有力的支持,同时也进一步明确了各种岁差章动参数之间的关系及其在实用中应注意的问题。

关于天球参考极

章动序列计算和地球定向参数测定需要一个中间的天球参考极作参照。１９８４年起，采用 ＩＡＵ １９８０章动理论，选取天球历书极作为参考极。利用改善的岁差章动模型和由天文测地新技术确定地球定向参数实现的天球历书极，其精度可达０．１ｍａｓ。随着理论和观测精度的提高，在微角秒量级下，章动和极移模型中周日和半周日成分应被考虑，地球定向参数的高频成分已能被测定，因此天球历书极的原先定义不再适用，需要更改。叙述了不同天球参考极的概念、天球历书极的定义，评述了天球历书极的目前实现及其缺陷，介绍了新的天球参考极─—天球中间极的定义及其实现。

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0.5mas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2.5mas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5μas,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。

纯粹之美,天籁之音——论蒋平阶等《支机集》

蒋平阶的词直接唐人,专意小令,为云间词派之旁支,他与弟子合著词集《支机集》。《支机集》纯为小令,局度不大,力量未充,但那种纯粹之美,天籁之音,堪称云间三子《幽兰草》之外的别一境界。

立极庙与斩白蛇:秦之正统的树立及接受研究

始皇定水德以明正统,终又落实于立极庙,欲以天极一元信仰取代西周封建以来逐步形成的地方区位信仰,使之与统一的帝国相适应,同时通过建设"帝者祖庙"达到庇佑帝国传祀万世的目的。从刘邦集团起事之初编造赤帝子杀白帝子的故事来看,楚人依然坚持方位信仰,无视秦朝统一信仰的制度设计,而立足关中之后又沿袭秦人所立水德。高祖无论"斩蛇"还是"因秦",实际上都是对秦朝统治"正当"与"正统"的否定。秦始皇与汉高祖关于国家祠祭体系的举措与态度,仿佛一场跨时空的对话,显现出秦汉时代思想变化的隐曲、激烈。五德(五行)信仰在秦至东汉这一时间段里可谓复杂多变,对之加以梳理具有重要意义。

《史记·天官书》云气占考释

现代意义上的"天文"和"气象"现象,在《史记·天官书》中都有记载,其中云气占所载之"云气",即属于现代气象学方面的内容。尽管云气占是一种占卜形式,但其占卜依据的"日旁云气"、"水土之气"、"有色之气"、"似雾之气"等,却是汉人对气象现象的长期细致观察。其占卜方法则体现了司马迁的"天人"思想。

关于地球和月球首子午线的研究

首先对地球首子午线在不同时期的定义进行了分析和总结,进一步明确了当前对地球首子午线的严格定义,澄清了地球首子午线即过格林尼治天文台的子午线这一模糊认识。同时,结合我国月球探测工程的需要,分析了目前IAU推荐的月球首子午线定义和Bryce Walden等人提出的月球首子午线定义的优缺点。最后,对我国月球探测工程中坐标系的选择提出了建设性的意见。

“上栋下宇”原型构件考

半坡遗址的建筑提供了"上栋下宇"的早期实例,其结构方式与形式特征成为中国传统建筑体系演化的原型。栋、宇、极、阿等概念在此原型中意义的解读应基于文献考据,也要结合古代的宇宙观念。在中国传统建筑体系中,"上栋下宇"具有重要的原型价值、文化价值和社会价值。作为古代建筑原型的主要部件,"栋"、"宇"等概念的重要性不言而喻。然而,学术界对这些概念的确切含义仍然存在争议,对这个原型及其结构构件的意义进行澄清,是准确理解中国古代建筑及其文化内涵的必要前提。

最小二乘和自回归模型方法联合预报天极偏差序列

为更好地实现天极偏差序列的预报，采用了最小二乘（least—squares，LS）拟合外推与自回归模型（autoregressive，AR）联合预报方法（LS＋AR），并对预报精度进行评估。结果表明，LS＋AR模型对CPO序列1—5d的短期预报有较高的精度，而对5-90d的预报，dr方向大约为110μas，dy方向大约为130μas。而国际上常用的Lambert模型的预报精度比较平稳，其中出方向在120μas左右，曲方向在220μas左右。结果表明，LS＋AR模型的预报精度总体上优子Lambert模型。

红山文化玉器内涵的新认识

凌家滩玉版等特殊玉器和大量陶器刻画图像表明,先秦文献记载的天极观念在史前时代已经出现,要点包括天极为天体的中心,可以用八角星纹、纽结纹和獠牙兽面表示;神鸟可以托负天极,猪也与天极运行密切相关。红山文化社会上层依托此原始宇宙观和信仰昆虫蜕变、羽化能力的传统,创造新的原始宗教和仪式系统,并以制作和使用特殊玉器为"物化"此萨满式教的重要形式,因此获得构建规模庞大的复杂社会必须的威望和权力。这样的政治实践对良渚文化早期国家的形成产生了深刻影响。

中国史前陶器图像反映的“天极”观念

凌家滩玉版等重要遗物揭示出先秦文献记载的天极观念在史前时代已经出现,要点包括天极为天体的中心,可以用八角星纹和纽结纹表示;神鸟和猪这两种动物与天极运行密切相关。这为识别中国史前陶器图像反映的天极观念提供了重要线索。综合各遗址资料,这些图像或以十字线、多芒星、多射线等表现天极为方向之起点,或以纽结纹表现天极为天体运行网络之枢纽,或以弧线表现围绕天极的旋转,并有飞鸟环护、獠牙兽面、尖顶建筑等内容。对这些资料的归纳,极大丰富了对史前天极观念的认识,为解读更加复杂的史前玉器图像的内涵和讨论各地区密切的文化交流提供了启示。

基于新参考系的极移改正

本文利用IAU2000决议中关于CIP的定义阐述了极移坐标系和极移坐标的定义,在总结微分旋转矩阵的性质的基础上给出了极移旋转矩阵的详细推导,结合极移产生的主要原因,详细介绍了目前国际上关于极移模型化工作的最新进展,最后给出了获取极移坐标和TIO位置的方法和途径。

立表测影与太极阴阳

本文尝试通过研究立表测影的天文观测过程,找到作为中国文明基本特质的太极阴阳之间的关系。立表测影,实际测的是太阳运行的轨迹,测的是日地关系。日地关系的变化,造成地球上一岁四时八节的变化,此为太极阴阳之理的源头,深刻影响着人与其他生物的生命活动。立表测影,打开时空,人们以此奠立基本的政治生活原则,这种文明的象就是中华的华。中华的文明之光辐射的时空范围,就是中国的国。中国政治文明的基础,从天文来,以天文定人文。

岁差-章动模型在卫星坐标转换中的应用

针对IAU2006/2000A和IAU1976/1980岁差-章动模型中坐标转换方法的不同问题,该文对比了ICRS与FK5的变化,分析了5种典型卫星坐标转换和速度转换产生偏差的大小及原因,给卫星坐标转换提供了一个定量的参考范围,揭示了不同模型对不同类型卫星坐标转换产生的影响。两种岁差-章动模型下,卫星坐标转换后的方位之差为10mas量级,并且存在线性增长;地球自转角速度之差为-1.46×10-6″/s,并存在振幅增加的周期项;转换后卫星的位置偏差与其轨道高度正相关,自转轴方向的速度偏差对中高轨卫星最为明显。章动改正对坐标转换的影响约为天极偏差的10倍。