非旋转对称地球自转理论：本征模、受迫章动和周日极移
本文关键词：非旋转对称地球自转理论：本征模、受迫章动和周日极移 出处：《武汉大学》2014年博士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 三轴地球 地幔横向不均匀 章动 极移 共振频率
【摘要】：卫星重力场技术的发展使得三轴地球的转动惯量确定变得越来越准确。空间大地测量技术的发展使得人们对于地球自转的观测精度越来越高。地震波层析成像技术的发展使得地幔的3D模型成为可能。本文基于相关模型和公式,构建了适用于弹性三轴非旋转对称地球的欧拉-刘伟尔动力学方程,并研究了三轴性对于地球自转本征模和周日受迫极移的影响、以及地幔横向非均匀性对于地球的受迫章动的影响。本文利用静态和时变重力场模型中的二阶球谐系数以及动力学椭率计算了三轴地球的转动惯量的大小及其随时间的变化和三轴地球惯性主轴的指向及其随着时间的变化。依据地表密度模型CRUST2.0,本文估算了地壳各圈层对于地球整体赤道转动惯量差异的贡献。考虑到地球整体赤道扁率大小,本文给出了适用于考虑地球整体三轴性的欧拉-刘伟尔动力学方程,并对其中的相关参量进行了讨论,给出了三轴两层地球自由核章动的解析公式。基于线性常微分方程组的解的理论,给出了适用于含复数糅变参量的欧拉-刘伟尔方程的本征模的求解公式。利用Molodenskiy提出的微扰方法,结合地幔模型GyPSuM,研究了地幔的横向不均匀性对于地球的糅变参量的影响,并进一步研究了地幔横向不均匀性对于受迫章动的影响。利用对应于三轴两层地球模型的欧拉-刘伟尔动力学方程,将地球周日受迫极移对于激发函数的响应表述为其对同频激发函数和反频激发函数的响应之和。主要结论如下： (1)基于不同的静态地球重力场模型确定的地球的主转动惯量的值也不同。因为不同的静态重力场模型具有不同的参考时刻。对于存在冰后回弹的地球来说,不同的时刻意味着二阶带谐系数C20也不一样。 (2)三轴地球的惯性主轴的指向参数的变化与特定的地球重力场的二阶球谐系数的变化有联系。赤道惯性主轴的经度变化主要与地球重力场中的二阶球谐系数C22和S22的变化相关。 (3)赤道惯性主轴的经度变化存在占据主导地位的周年变化。这一占据主导地位的变化可以通过陆地水模型加以证实。 (4)地壳密度的横向不均匀对于地球整体的赤道转动惯量差的贡献比地球整体的赤道转动惯量差要高一个量级的,但符号是相反的,说明地球整体的赤道转动惯量差有一部分来自于地壳下面的地幔或者地球的外核和内核。地壳的密度异常实际上起到了一个补偿地壳下圈层密度异常的一种机制。 (5)给出了对应于三轴两层弹性地球自由核章动FCN的解析公式。对该公式截断可以发现,地核赤道扁率对于地球的自由核章动(FCN)的贡献是处于二阶扁率量级的。 (6)基于线性常微分方程组的解的理论,给出了含复数糅变参数的三轴欧拉-刘伟尔东力学方程的本征模的解,指出本征模方程的四个特征值分别对应于两个主要本征模运动CW和FCN。如果这两个本征模运动是椭圆运动,那么每一个椭圆运动都可以分解为一组频率相反的圆周运动之和。 (7)对应于地幔物质横向不均匀的糅变参量增量相对于零阶糅变参量而言要小1个扁率级。虽然横向不均匀性会使得糅变参数变为复数,但由于地幔的横向不均匀效应较小,糅变参数的虚部一般都可以忽略。 (8)地幔横向不均匀性对于受迫章动的影响在1μas。 (9)三轴性使得地球的极移对于激发函数的响应不只限制于同频响应,还存在反频响应。 (10)地球三轴性对于海洋潮汐激发的顺向/逆向周日极移的影响可以达到1μas量级。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P183.31
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张静民;;力学中一个演示实验装置的改进与制造--——说明地面上物体运动的路线,因地球自转而产生的偏斜[J];物理通报;1953年02期
2 叶叔华;;地球自转的不均匀性及目前研究的情况[J];天文学报;1954年01期
3 高建国,杨德勇;大气、地震和地球自转速率[J];地震研究;1981年02期
4 B.G.Hunt;高良成;;地球自转速率变化对气候的影响[J];气象科技;1982年05期
5 李愿军;;地球自转速率与地震活动的相关性[J];华北地震科学;1984年03期
6 任振球,张素琴;地球自转减慢与厄·尼诺现象的形成[J];气象学报;1986年04期
7 杨玉德;国际地球自转联测及其影响[J];中国科学院院刊;1988年02期
8 郑大伟;地球自转与大气、海洋活动[J];天文学进展;1988年04期
9 罗时芳,郑大伟,D.S.Robertson,W.E.Carter;地球自转高频变化分析[J];科学通报;1988年08期
10 李志安;季凯帆;;厄·尼诺事件和地球自转的异常变化[J];天文学报;1989年02期
相关会议论文 前10条
1 韩延本;郭增建;赵娟;彭青玉;吴谨冰;;地球自转变化与中国西部的大地震[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
2 马利华;韩延本;;大气角动量对地球自转速率季节性变化的时变激发[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
3 陆国华;;地球自转与地震[A];第一次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1979年
4 陈绍林;张怀;石耀霖;朱桂芝;;地球自转速度快速变化下的应力应变场[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年
5 闫昊明;赵丰;钟敏;朱耀仲;;从地球自转速率变化检测核幔解耦[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
6 宋贯一;曹志成;王吉易;杨同林;;地球自转速度的年变化[A];纪念中国地球物理学会成立60周年专辑[C];2007年
7 徐长仪;孙文科;;大地震对地球自转及日长变化的影响[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
8 韩延本;韩永刚;赵娟;李志安;;地球自转变化周期分量的时变性[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
9 杨志根;;地球自转,冰期后地壳反弹和下地幔粘性估计[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
10 王连捷;张利容;王薇;袁嘉音;;地球自转速率变化引起的全球应力场的有限元分析[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
相关重要报纸文章 前10条
1 本报记者 周仲全;日子，将越过越长[N];辽宁日报;2007年
2 张孟军;九级强震可能影响地球自转速度[N];科技日报;2004年
3 昝玉姬 刘波;第三部分 地理环境（二）[N];山西科技报;2002年
4 记者 高博;日本地震为什么让地球自转加快？[N];科技日报;2011年
5 田利平;厄尔尼诺成因新说[N];中国矿业报;2002年
6 俞俭 范良;10亿年前一年500天，每天17小时[N];新华每日电讯;2004年
7 王礼陈;金融危机已让今年很漫长,如今还要多一秒[N];新华每日电讯;2008年
8 守中;与地球自转方向相反的气象卫星[N];大众科技报;2000年
9 贾全欣 晓宇 谢在永 旭东 雪松 张晓松;科学认识厄尔尼诺[N];大众科技报;2002年
10 记者 张可喜;日拟发射卫星 那颗卫星自东向西逆着走[N];新华每日电讯;2000年
相关博士学位论文 前2条
1 孙榕;非旋转对称地球自转理论：本征模、受迫章动和周日极移[D];武汉大学;2014年
2 王琪洁;基于神经网络技术的地球自转变化预报[D];中国科学院研究生院（上海天文台）;2007年
相关硕士学位论文 前3条
1 王保卫;地极运动的统计特性及其和大气的激发比较[D];中国科学院上海天文台;1999年
2 胡瑞生;三轴形变地球自转的自由摆动的理论研究[D];河南理工大学;2009年
3 杨学峰;利用重力信号研究地球自转变化[D];中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所）;2004年
，本文编号：1335131
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/1335131.html
