本文關(guān)鍵詞：非旋轉(zhuǎn)對稱地球自轉(zhuǎn)理論：本征模、受迫章動和周日極移　出處：《武漢大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：衛(wèi)星重力場技術(shù)的發(fā)展使得三軸地球的轉(zhuǎn)動慣量確定變得越來越準(zhǔn)確�？臻g大地測量技術(shù)的發(fā)展使得人們對于地球自轉(zhuǎn)的觀測精度越來越高。地震波層析成像技術(shù)的發(fā)展使得地幔的3D模型成為可能。本文基于相關(guān)模型和公式,構(gòu)建了適用于彈性三軸非旋轉(zhuǎn)對稱地球的歐拉-劉偉爾動力學(xué)方程,并研究了三軸性對于地球自轉(zhuǎn)本征模和周日受迫極移的影響、以及地幔橫向非均勻性對于地球的受迫章動的影響。本文利用靜態(tài)和時變重力場模型中的二階球諧系數(shù)以及動力學(xué)橢率計算了三軸地球的轉(zhuǎn)動慣量的大小及其隨時間的變化和三軸地球慣性主軸的指向及其隨著時間的變化。依據(jù)地表密度模型CRUST2.0,本文估算了地殼各圈層對于地球整體赤道轉(zhuǎn)動慣量差異的貢獻(xiàn)。考慮到地球整體赤道扁率大小,本文給出了適用于考慮地球整體三軸性的歐拉-劉偉爾動力學(xué)方程,并對其中的相關(guān)參量進(jìn)行了討論,給出了三軸兩層地球自由核章動的解析公式。基于線性常微分方程組的解的理論,給出了適用于含復(fù)數(shù)糅變參量的歐拉-劉偉爾方程的本征模的求解公式。利用Molodenskiy提出的微擾方法,結(jié)合地幔模型GyPSuM,研究了地幔的橫向不均勻性對于地球的糅變參量的影響,并進(jìn)一步研究了地幔橫向不均勻性對于受迫章動的影響。利用對應(yīng)于三軸兩層地球模型的歐拉-劉偉爾動力學(xué)方程,將地球周日受迫極移對于激發(fā)函數(shù)的響應(yīng)表述為其對同頻激發(fā)函數(shù)和反頻激發(fā)函數(shù)的響應(yīng)之和。主要結(jié)論如下： (1)基于不同的靜態(tài)地球重力場模型確定的地球的主轉(zhuǎn)動慣量的值也不同。因為不同的靜態(tài)重力場模型具有不同的參考時刻。對于存在冰后回彈的地球來說,不同的時刻意味著二階帶諧系數(shù)C20也不一樣。 (2)三軸地球的慣性主軸的指向參數(shù)的變化與特定的地球重力場的二階球諧系數(shù)的變化有聯(lián)系。赤道慣性主軸的經(jīng)度變化主要與地球重力場中的二階球諧系數(shù)C22和S22的變化相關(guān)。 (3)赤道慣性主軸的經(jīng)度變化存在占據(jù)主導(dǎo)地位的周年變化。這一占據(jù)主導(dǎo)地位的變化可以通過陸地水模型加以證實。 (4)地殼密度的橫向不均勻?qū)τ诘厍蛘w的赤道轉(zhuǎn)動慣量差的貢獻(xiàn)比地球整體的赤道轉(zhuǎn)動慣量差要高一個量級的,但符號是相反的,說明地球整體的赤道轉(zhuǎn)動慣量差有一部分來自于地殼下面的地幔或者地球的外核和內(nèi)核。地殼的密度異常實際上起到了一個補償?shù)貧は氯用芏犬惓５囊环N機制。 (5)給出了對應(yīng)于三軸兩層彈性地球自由核章動FCN的解析公式。對該公式截斷可以發(fā)現(xiàn),地核赤道扁率對于地球的自由核章動(FCN)的貢獻(xiàn)是處于二階扁率量級的。 (6)基于線性常微分方程組的解的理論,給出了含復(fù)數(shù)糅變參數(shù)的三軸歐拉-劉偉爾東力學(xué)方程的本征模的解,指出本征模方程的四個特征值分別對應(yīng)于兩個主要本征模運動CW和FCN。如果這兩個本征模運動是橢圓運動,那么每一個橢圓運動都可以分解為一組頻率相反的圓周運動之和。 (7)對應(yīng)于地幔物質(zhì)橫向不均勻的糅變參量增量相對于零階糅變參量而言要小1個扁率級。雖然橫向不均勻性會使得糅變參數(shù)變?yōu)閺?fù)數(shù),但由于地幔的橫向不均勻效應(yīng)較小,糅變參數(shù)的虛部一般都可以忽略。 (8)地幔橫向不均勻性對于受迫章動的影響在1μas。 (9)三軸性使得地球的極移對于激發(fā)函數(shù)的響應(yīng)不只限制于同頻響應(yīng),還存在反頻響應(yīng)。 (10)地球三軸性對于海洋潮汐激發(fā)的順向/逆向周日極移的影響可以達(dá)到1μas量級。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P183.31

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