近两千年以来行星会合指数与行星系日心经度变化及频谱分析

发布时间：2019-09-17 22:33

【摘要】：根据太阳系各行星运动参数构建行星系日心经度,利用行星系日心经度探讨行星系统运动的周期性规律.通过对行星会合指数和行星系日心经度进行数值模拟,获得近两千年以来的行星会合指数和行星系日心经度基础数据;对行星会合指数和行星系日心经度进行频谱分析发现,近两千年以来行星会合指数具有较明显的约35.958,19.873,13.768和12.807 a的周期性变化规律,以19.873 a周期最为显著;行星系日心经度存在较明显的约162.602,29.446,11.865,8.457,7.421和5.936 a的周期性变化规律,以11.865 a周期最为显著.行星会合指数表征行星系质心绕太阳质心的运动规律,进而表征太阳质心绕太阳系质心的运动规律,行星系日心经度表征行星系质心所处太阳质心的准确方位的变化规律,进而表征太阳系质心所处太阳质心的准确方位的变化规律.这为进一步探讨太阳运动与太阳活动两者的关系提供一种有效的方法.
【图文】：

示意图,行星,示意图,行星系统

409论文图1行星会合示意图Figure1Thesketchmapofplanetaryrendezvous表1太阳系行星轨道有关天文参数a)Table1Theastronomicaldataoftheplanetaryorbitsinthesolarsystem名称周期(d)轨道半长径(km)轨道平均半径(km)天文单位(AU)权重半径角速度水星87.96957.91×10656672443.840.387098934.69091×10526.08840762金星224.701108.21×106108207517.80.723331990.00132000410.21344422地球365.256149.6×1061495791121.000000110.0022388826.2831853火星686.98227.92×106226923421.81.523662310.0003634323.340666584木星4332.587778.57×106777657818.75.203363013.6995055510.529699953土星10759.221433.53×10614314266969.537070322.0388216400.213302742天王星30685.42872.46×106286926290719.19123930.6242743780.074790328海王星60189.04495.06×106449489431530.481686771.1536335700.038129411a)基础数据引自NASA(图2(a)和(c)).图2(a)和(c)为在不动平面上利用行星会合指数表达式所获得(1900~2000AD)和(1000~2000AD)的100和1000a期间的行星会合指数图.利用式(2)所获得的行星会合指数K,由于将行星系统简单化,默认行星轨道共面性和同心圆性,而没有充分考虑行星轨道的不共面性(即轨道倾角)以及太阳对行星系统的引力和行星系统之间的引力作用;因此所获得的行星会合指数带来了一定的近似,人为增加了行星会合指数的计算误差.为避免把行星系统简单化所带来的计算误差,本文将在立体空间的基础上充分考虑行星轨道的不共面、椭圆轨道等特征和太阳与八大行星的引力作用下,利用行星的轨道参数(表3)通过N体数值积分,获得较精确的行星会合指数;进而通过行星会合指数研究行星系日心经度和行星系统?

行星系

2017年2月第62卷第5期412图3行星系统质心日心经度对比图.(a),(b)1900~2000AD期间的行星系日心经度图;(c),(d)1000~2000AD期间的行星系日心经度图.(a),(c)利用行星系日心经度的表达式获得;(b),(d)利用行星轨道根数进行N体数值积分获得Figure3Theheliocentriclongitudeofthebarycentricplanetarysystemcomparisondiagram.(a),(b)Dataoftheplanetheliocentriclongitudefrom1900to2000AD;(c),(d)dataoftheplanetheliocentriclongitudefrom1000to2000AD.(a),(c)Usingtheheliocentriclongitudeequation;(b),(d)usingorbitalparametersbyN-bodyintegration需结合行星系日心经度和行星会合指数进行数值模拟.图3显示行星系质心在绕太阳运动过程中,行星系日心经度时刻发生着变化,并且不同时刻行星系日心经度的变化幅度也不相同;通过图4进一步了解行星系日心经度随时间的变化情况.图4为1940~2000AD期间行星系日心经度变化图,时间步长为1a;图中行星系日心经度的范围为(0,2),分别分布于4个象限,第一象限的行星系日心经度值为(0,0.5),第二象限的行星系日心经度值为(0.5,),第三象限的行星系日心经度值为(,1.5),第四象限的行星系日心经度值为(1.5,2).图4中空心圆代表行星系质心所在的位置,位于原点(0,0)的黑色实心圆代表太阳本体;行星系质心到太阳本体的距离即行星会合指数,行星系质心与太阳本体的连线和基准轴的夹角为行星系日心经度.行星系质心在1940~2000AD期间,其行星系日心经度值随着年份的变化,行星会合指数和行星系日心经度也发生相应的变化,此结论在图2和3中也能呈现相同的变化规律.当行星系质心远离太阳本体时,行星会合指数较大,且相同时间内行星系日心经度的变化量较小,如1940~1945,1980~1985,1995~2000AD期间,每年行星系日心经度变化量不?
【作者单位】：南京师范大学数学科学学院/地理科学学院;安庆师范大学资源环境学院;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心;南京大学天文与空间科学学院;齐齐哈尔大学理学院地理系;
【基金】：江苏省高校优势学科建设工程项目(164320H116) 安徽省教育厅项目(AQKJ2015B021,SK2016A0544)资助
【分类号】：P185

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