大地测量学第2章

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1、第2章　坐标系统与时间系统2.1地球的运转2.2时间系统2.3坐标系统2.1地球的运转地球的运转可分为如下四类：与银河系一起在宇宙中运动在银河系内与太阳系一起旋转与其他行星一起绕太阳旋转（公转或周年视运动）绕其瞬时旋转轴旋传（自转或周日视运动）地球的公转根据开普勒定律知，地球的公转轨道是椭圆，如下图。开普勒定律描述的是理想的二体运动规律，但在现实世界中，其他行星和月球会对地球的运动产生影响，使其轨道产生摄动，并不是严格的椭圆轨道。图2-1大地重力测量学地球的自转1：地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）岁差：地球绕地轴旋转，可以看做是巨大的陀螺旋转，由于日、月等天体的影响，类似于

2、旋转陀螺在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差。章动：月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对于黄道有约的倾斜，这使得月球引力产生的转矩的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期圆周运动，振幅为，这种现象称为章动。2：地轴相对地球本体内部结构的相对位置变化（极移）极移地球自转轴除了上述的在空间的变化外，还存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。平赤道面国际极移服务(IPMS)和国际时间

3、局(BIH)等机构分别用不同的方法得到地极原点。与CIO相应的地球赤道面称为平赤道面或协议赤道面。虚线：1995.0～1998.5期间地极的变化实线：1900～1997年期间地极的年平均位置地球自转速度变化地球自转不是均匀的，存在着多种短周期变化和长期变化，短周期变化是由于地球周期性潮汐影响，长期变化表现为地球自转速度缓慢变小。地球的自转速度变化，导致日长的视扰动和缓慢变长，从而使以地球自转为基准的时间尺度产生变化。描述上述三种地球自转运动规律的参数称为地球定向参数(EOP)，描述地球自转速度变化的参数和描述极移的参数称为地球自转参数(ERP)，EOP即为ERP加上岁差和章动.时

4、间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方法。运动是连续的；运动的周期具有足够的稳定性；运动是可观测的。选取的物理对象不同，时间的定义不同:地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。2.2时间系统恒星时以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子

5、午圈的时角。真恒星时和平恒星时由于岁差和章动的影响，地球自转轴的指向在空间是变化的，从而导致春分点的位置发生变化，相应于某一时刻瞬时极的春分点称为真春分点，相应于平极的春分点称为平春分点，据此把恒星时分为真恒星时和平恒星时。LAST：真春分点的地方时角LMST：平春分点的地方时角GAST：真春分点的格林尼治时角GMST：平春分点的格林尼治时角GAST、GMST与LAST、LMST的关系为：其中，为黄经章动，为黄赤交角，T为J2000.0至计算历元之间的儒略世纪数。世界时世界时:以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。UT0:未经任何改正的世界时UT1:经过极移改正的世界时

6、UT2:进一步经过地球自转速度的季节性改正后的世界时UT0,UT1,UT2之间的关系：式中：为天文经纬度，t为白塞年岁首回归年的小数部分儒略日其起点是公元前4713年1月1日格林尼治时间平午（世界时12:00），即JD0指定为4713B.C.1月1日12:00UT到4713B.C.1月2日12:00UT的24小时，以平太阳日连续计算，1900年3月以后的格林尼治午正的儒略日计算方法见下式：式中，Y、M、D分别表示年、月、日，／表示整除。36525个平太阳日称为一个儒略世纪历书时（ET）与力学时（DT)由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1958年第10届IAU决定，

7、自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1/31556925.97471976年国际天文学联合会(IAU)定义了这两个坐标系的时间：太阳系质心力学时（TDB）和地球质心力学时（TDT），称为“力学”，是这两个时间尺度可以看做是行星绕日运动方程和卫星绕地运动方程的自变量（亦即时间）。TDT和TDB可以看做是ET分别在两个坐标系中的实现，TDT代替了过去的ET。TDT与TDB的关系式为：