Astronomical determination of the Earth's dynamical flattening using VLBI observations and IAU 2006/2000 Precession-Nutation Model

Thu, 21 May 2026 00:00:00 +0000

研究背景与方法

地球动力学扁率 $H_{\mathrm d}$ 描述地球主惯性矩的分布，是岁差章动理论中的基本参数：

$$ H_{\mathrm d}=1-\frac{A+B}{2C}, $$

其中，$A$ 和 $B$ 为赤道主惯性矩，$C$ 为轴向主惯性矩。

本文结合IAU 2006/2000岁差章动模型与VLBI观测得到的天极偏移，构建天球中间极（CIP）坐标序列，直接估计动力学扁率。分析采用四个独立分析中心的时间序列及IERS C04综合序列，并在拟合前去除自由核章动信号。

本文考虑了多个岁差速率分量及主要章动项对 $H_{\mathrm d}$ 的依赖，同时纳入其他理论改正，从而在岁差章动框架下实现对动力学扁率进行一致估计。

主要结果

得到地球动力学扁率 $H_{\mathrm d}=0.00327380936\pm5\times10^{-11}$，该结果与IAU 2006采用值相差约 4.54 ppm。
得到参考架偏倚分量 $\delta X=-16603\pm8,\mu\mathrm{as}$ 和 $\delta Y=-7033\pm8,\mu\mathrm{as}$，与IAU模型具有较好的一致性。
在单独的长期变化分析中，采用15年滑动窗口、2年步长估计 $H_{\mathrm d}$ 的变化，并依据所采用的关系转换为地球重力场二阶带谐系数 $J_2$ 的变化。
VLBI得到的 $J_2$ 长期变化总体呈抛物线趋势，与平滑后的卫星激光测距结果基本一致，但部分窗口仍存在差异。

研究表明，VLBI岁差章动观测能够独立探测地球动力学形状的长期变化，并为进一步完善地球自转模型提供观测约束。

动力学扁率 | 南大天体测量课题组