Переход от небесной системы координат к земной системе координат и обратно

Перевод: М.А. Чинилина

Научное редактирование и введение: С.Л. Пасынок

ГМЦ ГСВЧ ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл.
chinilina@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 3 (15) 2018, стр. 113–163

Статья в полном объеме (PDF)

УДК 521.9

Настоящая публикация представляет собою перевод с английского на русский язык главы 5 стандартов Международной службы вращения Земли и опорных систем (IERS Conventions 2010) [1], выполненный в ГМЦ ГСВЧ. В ней собраны основные требования (стандарты) Международной службы вращения Земли и опорных систем (МСВЗ, IERS), действующие в области определения параметров вращения Земли (ПВЗ, EOP) и являющиеся основой обеспечения единства измерений в области определения ПВЗ в международном масштабе.

Ключевые слова: метрология и стандартизация, параметры вращения Земли, движение земного полюса, движение небесного полюса, прецессия, нутация, всемирное время.

Цитируемая литература

1. IERS Conventions (2010). Gérard Petit and Brian Luzum (eds.) // IERS Tech­nical Note; 36. — Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts für Kartogra­phie und Geodäsie, 2010. — 179 p. — ISBN 3-89888-989-6.

2. Capitaine N., Gambis D., McCarthy D.D., Petit G., Ray J., Richter B., Rotha­cher M., Standish M., Vondrak J. (eds.) Proceedings of the IERS Workshop on the Implementation of the New IAU Resolutions // IERS Technical Note. — Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts fur Kartographie und Geodasie, 2002. — 29. — URL: http://www.iers.org/iers/publications/tn/tn29/.

3. Capitaine N., Andrei A., Calabretta M., Dehant V., Fukushima T., Guinot B., Hohenkerk C., Kaplan G., Klioner S., Kovalevsky J., Kumkova I., Ma C., McCarthy D., Seidelmann K., Wallace P. Proposed terminology in fundamental astronomy based on IAU 2000 resolutions in Transactions of the IAU XXVIB, van der Hucht, K.A. (ed), 2007, 14. — P. 474–475. — doi: 10.1017/S174392130 7011490.

4. Mathews P.M., Herring T.A., Buffett B.A. Modeling of nutation and preces­sion: New nutation series for nonrigid Earth, and insights into the Earth’s Interior // J. Geophys. Res., 107(B4), 2002. — doi: 10.1029/2001JB000390.

5. Dehant V., Arias F., Bizouard Ch., Bretagnon P., Brzezinski A., Buffett B., Capitaine N., Defraigne P., de Viron O., Feissel M., Fliegel H., Forte A., Gambis D., Getino J., Gross R., Herring T., Kinoshita H., Klioner S., Mathews P.M., McCarthy D., Moisson X., Petrov S., Ponte R. M., Roosbeek F., Salstein D., Schuh H., Seidelmann K., Soffel M., Souchay J., Vondrak J., Wahr J.M., Wallace P., Weber R., Williams J., Yatskiv Y., Zharov V., Zhu S.Y. Considerations concerning the nonrigid Earth nutation theory // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1999. — 72(4). — P. 245–310. — doi: 10.1023/A: 1008364926215.

6. Capitaine N., Guinot B., McCarthy D.D. Definition of the Celestial Ephemeris origin and of UT1 in the International Celestial Reference Frame // Astron. Astrophys. — 2000. — 355(1). — P. 398–405.

7. Guinot B. Basic Problems in the Kinematics of the Rotation of the Earth in Time and the Earth’s Rotation / McCarthy D.D. and Pilkington J.D. (eds.). — D. Reidel Publishing Company, 1979. — P. 7–18.

8. Wallace P.T. SOFA: Standards of Fundamental Astronomy // Highlights of Astronomy / J. Andersen (ed.). — Kluwer Academic Publishers, 1998. — Vol. 11A. — 191 p.

9. Hilton J.L., Capitaine N., Chapront J., Ferrandiz J.M., Fienga A., Fukushi­ma T., Getino J., Mathews P., Simon J.-L., Soffel M., Vondrak J., Wallace P., Williams J. Report of the International Astronomical Union Division I Work­ing Group on Precession and the Ecliptic // Celest. Mech. Dyn. Astron. — 2006. — 94(3). — P. 351–367. — doi: 10.1007/s10569-006-0001-2.

10. Capitaine N., Wallace P.T., Chapront J. Expressions for IAU 2000 precession quantities // Astron. Astrophys. — 2003. — 412(2). — P. 567–586. — doi: 10.1051/0004-6361:20031539.

11. Capitaine N., Wallace P.T. High precision methods for locating the celestial intermediate pole and origin // Astron. Astrophys. — 2006. — 450. — P. 855–872. — doi: 10.1051/0004-6361:20054550.

12. Capitaine N. The celestial pole coordinates // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1990. — 48(2). — P. 127–143. — doi: 10.1007/BF00049510.

13. Lieske J.H., Lederle T., Fricke W., Morando B. Expressions for the Precession Quantities Based upon the IAU (1976) System of Astronomical Constants // Astron. Astrophys. — 1977. — 58(1–2). — P. 1–16.

14. Fukushima T. A new precession formula // Astron. J. — 2003. — 126. — P. 494–534.

15. Williams J.G. Contributions to the Earth’s obliquity rate, precession, and nutation // Astron. J. — 1994. — 108(2). — P. 711–724. — doi: 10.1086/117108.

16. Ray R.D., Steinberg D.J., Chao B.F., Cartwright D.E. Diurnal and semi-diurnal variations in the Earth’s rotation rate induced by oceanic tides // Science. — 1994. — 264(5160). — 830–832. — doi: 10.1126/science.264. 5160.830.

17. Bretagnon P., Rocher P., Simon J.-L. Theory of the rotation of the rigid Earth // Astron. Astrophys. — 1997. — 319(1). — P. 305–317.

18. Folgueira M., Souchay J., Kinoshita H. Effects on the nutation of the non-zonal harmonics of third degree // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1998. —69(4). — P. 373–402. — doi: 10.1023/A:1008298122976.

19. Folgueira M., Souchay J., Kinoshita H. Effects on the nutation of C4m and S4m harmonics // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1998. — 70(3). — P. 147–157. — doi: 10.1023/A:1008383423586.

20. Souchay J., Loysel B., Kinoshita H., Folgueira M. Corrections and new developments in rigid Earth nutation theory: III. Final tables REN-2000 including crossed-nutation and spin-orbit coupling effects // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. — 1999. — 135(1). — P. 111–131. — doi: 10.1051/aas:1999446.

21. Roosbeek F. Diurnal and sub-diurnal terms in RDAN97 series // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1999. — 74(4). — P. 243–252. — doi: 10.1023/A:100831242 4283.

22. Bizouard Ch., Folgueira M., Souchay J. Comparison of the short period rigid Earth nutation series in Proc. IAU Colloquium 178, Publications of the Astron. Soc. Pac. Conf. Ser. / Dick S., McCarthy D., Luzum, B. (eds.). — 2000. — Vol. 208. — P. 613–617.

23. Bizouard Ch., Folgueira M., Souchay J. Short periodic nutations: comparison between series and influence on polar motion in Proc. Of the Journees 2000 — Systems de Reference Spatio-Temporels, Capitaine, N. (ed.), Observatoire de Paris, 2001. — P. 260–265.

24. Getino J., Ferrandiz J.M., Escapa A. Hamiltonian theory for the non-rigid Earth: semi-diurnal terms // Astron. Astrophys. — 2001. — 370(1). — P. 330–341.

25. Escapa A., Getino J., Ferrandiz J.M. Indirect effect of the triaxiality in the Hamiltonian theory for the rigid Earth nutations // Astron. Astrophys. — 2002. — 389(3). — P. 1047–1054. — doi: 10.1051/0004-6361:20020734.

26. Escapa A., Getino J., Ferrandiz J.M., Inuence of the triaxiality of the non-rigid Earth on the J2 forced nutations in Proc. of the Journees 2001 — Systemes de Reference Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 275–281.

27. Chao B.F., Dong D.N., Liu H.S., Herring T.A. 1991. Libration in the Earth’s rotation // Geophys. Res. Letters. — 2007–2010. — 18. — № 11. — doi: 10.1029/91GL02491.

28. Folgueira M., Bizouard C., Souchay J. Diurnal and sub-diurnal luni-solar nutations: comparisons and effects // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 2001. — 81(3). — P. 191–217. — doi: 10.1023/A:1013290523560.

29. Brzezinski A. IAU Commission 19 WG «Precession-nutation». —2002. — July. — Circular 2.

30. Brzezinski A., Mathews P.M. Recent advances in modeling the lunisolar perturbation in polar motion corresponding to high frequency nutation: report on the discussion of the IAU Commission 19 WG on Nutation in Proc. of the Journees 2002 — Systemes de Reference Spatio-temporels, N. Capitaine and M. Stavinschi (eds.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 101–108.

31. Brzezinski A. Diurnal and sub-diurnal terms of nutation: a simple theoretical model for a nonrigid Earth in Proc. of the Journees 2000 — Systemes de Refrence Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2001, Observatoire de Paris. — P. 243–251.

32. Brzezinski A., Capitaine N. Lunisolar perturbations in Earth rotation due to the triaxial figure of the Earth: geophysical aspects in Proc. of the Journees 2001 — Systemes de Refrence Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 51–58.

33. Mathews P.M., Bretagnon P. High frequency nutation in Proc. Of the Journees 2001 — Systemes de Reference Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 28–33.

34. Getino J., Ferrandiz J.M., Escapa A. Hamiltonian theory for the non-rigid Earth: semi-diurnal terms // Astron. Astrophys. — 2001. — 370(1). — P. 330–341.

35. Escapa A., Getino J., Ferrandiz J.M. Indirect e_ect of the triaxiality in the Hamiltonian theory for the rigid Earth nutations // Astron. Astrophys. — 2002. — 389(3). — P. 1047–1054. — doi: 10.1051/0004-6361:20020734.

36. Mathews P.M., Bretagnon P. High frequency nutation in Proc. Of the Journees 2001 — Systemes de Refrence Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 28–33.

37. Brzezinski A., Capitaine N. Lunisolar perturbations in Earth rotation due to the triaxial figure of the Earth: geophysical aspects in Proc. of the Journees 2001 — Systemes de Reference Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 2003, Observatoire de Paris. — P. 51–58.

38. Tapley B.D., Watkins M.M., Ries J.C., Davis G.W., Eanes R.J., Poole S.R., Rim H.J., Schutz B.E., Shum C.K., Nerem R.S., Lerch F.J., Marshall J.A., Klo­sko S.M., Pavlis N.K., Williamson R.G. The Joint Gravity Model 3 // J. Geo-phys. Res. — 1996. — 101(B12). — P. 28029–28049. — doi: 10.1029/96JB 01645.

39. Capitaine N., Guinot B., Souchay J. A Non-rotating Origin on the Instanta­neous Equator: De_nition, Properties and Use // Celest. Mech. — 1986. — 39(3). — P. 283–307. — doi: 10.1007/BF01234311.

40. Lambert S., Bizouard C. Positioning the Terrestrial Ephemeris Origin in the International Terrestrial Reference Frame // Astron. Astrophys. — 2002. — 394(1). — P. 317–321. — doi: 10.1051/0004-6361:20021139.

41. Tisserand F. Traite de Mecanique Celeste: T. II. — Paris: Gauthier-Villars, 1891.

42. Kinoshita H. Theory of the rotation of the rigid Earth // Celest. Mech. — 1977. — 15(3). — 277–326. — doi: 10.1007/BF01228425.

43. Wunsch J. Small waves in UT1 caused by the inequality of the equatorial moments of inertia A and B of the Earth // Astron. Nachr. — 1991. — 312(5). — 321–325. — doi: 10.1002/asna.2113120510.

44. Chao B.F., Ray R.D., Gipson J.M., Egbert G.D., Ma C. Diurnal semi-diurnal polar motion excited by oceanic tidal angular momentum // J. Geophys. Res. — 1996. — 101(B9). — 20151–20163. — doi: 10.1029/96JB01649.

45. Brzezinski A., Capitaine N. Semi-diurnal signal in UT1 due to the influence of tidal gravitation on the triaxial structure of the Earth in Highlights of Astronomy, 15, Ian F. Corbett (ed.). — 2010.

46. Capitaine N., Chapront J., Lambert S., Wallace P. Expressions for the Celestial Intermediate Pole and Celestial Ephemeris Origin consistent with the IAU 2000A precession-nutation model // Astron. Astrophys. — 2003a. — 400(3). — P. 1145–1154. — doi: 10.1051/0004-6361:20030077.

47. Standish E.M. Two differing definitions of the dynamical equinox and the mean obliquity // Astron. Astrophys. — 1981. — 101. — P. L17–L18.

48. Chapront J., Chapront-Touze M., Francou G. A new determination of lunar orbital parameters, precession constant and tidal acceleration from LLR measurements // Astron. Astrophys. — 2002. — 387(2). — P. 700–709. — doi: 10.1051/0004-6361:20020420.

49. Lieske J.H., Lederle T., Fricke W., Morando B. Expressions for the Precession Quantities Based upon the IAU (1976) System of Astronomical Constants // Astron. Astrophys. — 1977. — 58(1–2). — P. 1–16.

50. Capitaine N., Wallace P.T., McCarthy D.D. Expressions to implement the IAU 2000 definition of UT1 // Astron. Astrophys. — 2003b. — 406(3). — P. 1135–1149. — doi: 10.1051/0004-6361:20030817.

51. Aoki S., Kinoshita H. Note on the relation between the equinox and Guinot’s non-rotating origin // Celest. Mech. — 1983. — 29(4). — P. 335–360. — doi: 10.1007/BF01228528.

52. Capitaine N., Gontier A.M. Accurate procedure for deriving UT1 at a submil­liarcsecond accuracy from Greenwich Sidereal Time or from the stellar angle // Astron. Astrophys. — 1993. — 275. — P. 645–650.

53. Wallace P.T., Capitaine N. Precession-nutation procedures consistent with IAU 2006 resolutions // Astron. Astrophys. — 2006. — 459(3). — P. 981–985. — doi: 10.1051/0004-6361:20065897.

54. Aoki S., Guinot B., Kaplan G.H., Kinoshita H., Mc Carthy D.D., Seidel­mann P.K. The New Definition of Universal Time // Astron. Astrophys. — 1982. — 105(2). — P. 359–361.

55. Capitaine N., Mathews P.M., Dehant V., Wallace P.T., Lambert S.B. On the IAU 2000/2006 precession-nutation and comparison with other models and VLBI observations // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 2009. — 103, 2. — P. 179–190. — doi: 10.1007/s10569-008-9179-9.

56. Herring T.A., Mathews P.M., Buffett B.A. Modeling of nutationprecession: Very long baseline interferometry results // J. Geophys. Res. — 2002. — 107(B4). — doi: 10.1029/2001JB000165.

57. Buffett B.A., Mathews P.M., Herring T. Modeling of nutation and precession: Effects of electromagnetic coupling // J. Geophys. Res. — 2002. — 107(B4). — doi: 10.1029/2000JB000056.

58. Fukushima T. Geodesic Nutation // Astron. Astrophys. — 1991. — 244(1). — P. L11–L12.

59. McCarthy D.D. Luzum B.J. An Abridged Model of the Precession-Nutation of the Celestial Pole // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 2003. — 85(1). — P. 37–49. — doi: 10.1023/A:1021762727016.

60. Brumberg V.A. Essential Relativistic Celestial Mechanics, Adam Hilger Pub. Brzezinski A., 2001. Diurnal and sub-diurnal terms of nutation: a simple theoretical model for a nonrigid Earth in Proc. of the Journ_ees 2000 — Systemes de Reference Spatio-temporels, N. Capitaine (ed.), 1991, Observatoire de Paris. — P. 243–251.

61. Williams J.G. Contributions to the Earth’s obliquity rate, precession, and nutation // Astron. J. — 1994. — 108(2). — P. 711–724. — doi: 10.1086/117108.

62. Simon J.L., Bretagnon P., Chapront J., Chapront-Touze M., Francou G., Laskar J. Numerical Expressions for Precession Formulae and Mean Elements for the Moon and the Planets // Astron. Astrophys. — 1994. — 282(2). — P. 663–683.

63. Williams J.G., Newhall X.X., Dickey J.O. Luni-solar precession: determination from lunar laser ranges // Astron. Astrophys. — 1991. — 241(1). — P. L9–L12.

64. Bretagnon P. Theorie du mouvement de l’ensemble des plan_etes. Solution VSOP82 // Astron. Astrophys. — 1982. — 114(2). — P. 278–288.

65. Chapront-Touze M., Chapront J. The lunar ephemeris ELP 2000 // Astron. Astrophys. — 1983. — 124(1). — P. 50–62.

66. Kinoshita H., Souchay J. The theory of the nutation for the rigid Earth model at the second order // Celest. Mech. Dyn. Astron. — 1990. — 48(3). — P. 187–265. — doi: 10.1007/BF02524332.

67. Wahr J.M. The forced nutations of an elliptical, rotating, elastic and oceanless Earth // Geophys. J. Roy. astr. Soc. — 1981. — 64(3). — P. 705–727. — doi: 10.1111/j.1365-246X.1981.tb02691.x.

68. Defraigne P., Dehant V., Paquet P. Link between the retrogradeprograde nuta­tions and nutations in obliquity and longitude // Celest. Mech. Dyn. Astr. — 1995. — 62(4). — P. 363–376. — doi: 10.1007/BF00692286.

69. Bizouard Ch., Brzezinski A., Petrov S. Diurnal atmospheric forcing and tem­poral variations of the nutation amplitudes // J. Geod. — 1998. — 72(10). — P. 561–577. — doi: 10.1007/s001900050195.

70. Capitaine N. Wallace P.T. Concise CIO based precession-nutation formula­tions // Astron. Astrophys. — 2008. — 478(1) — P. 277–284. — doi: 10.1051/0004-6361:20078811.

71. Seidelmann P.K., Kovalevksy J. Application of the new concepts and define­tions (ICRS, CIP and CEO) in fundamental astronomy // Astron. Astrophys. — 2002. — 392(1). — P. 341–351. — doi: 10.1051/0004-6361:20020931.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.