天体测量和天体力学基础

书籍目录

序

上篇天体测量入门

第1章引言3

1.1视运动真运动3

1.2天体测量观测的精度10

1.3国际地球自转和参考系服务机构12

第2章时标14

2.1时空度规与坐标时14

2.2质心力学时、地球时和原子时15

2.3世界时17

2.4天球中间赤道18

2.5儒略日期20

第3章行星月球历表24

3.1Chebyshev多项式逼近25

3.2历表文件的结构27

第4章天球参考系和CIO变换30

4.1国际天球参考系30

4.2中间极和中间赤道在GCRS中的运动31

4.3CIO变换33

4.4用直角坐标表示变换矩阵34

第5章地球参考系地球-天球参考系变换38

5.1国际地球参考系和参考框架38

5.2地球的轴和极极移39

5.3ITRS-TIRS变换、极移矩阵和ITRS-GCRS变换44

5.4地球自转角和地球指向参数45

5.5地球时与世界时之差48

5.6观测站的坐标49

第6章经典岁差章动变换54

6.1历元偏置变换54

6.2岁差变换55

6.3章动变换57

6.4零点差Greenwich恒星时58

第7章天体视位置的计算62

7.1视差62

7.2光行差64

7.3天体测量变换链65

7.4精密星历表67

上篇索引69

下篇天体力学基础

下篇天体力学基础75

第8章天体力学发展简述77

第9章匀速圆周运动83

9.1向心加速度和向心力83

9.2Kepler第三定律84

9.3卫星周期对高度的依赖关系86

9.4能量引力势88

9.5球对称天体的引力势91

第10章二体问题的积分93

10.1运动方程动量积分93

10.2二体相对运动质心参考系和约化质量94

10.3动量矩积分95

10.4能量积分97

第11章二体问题的轨道98

11.1Laplace向量98

11.2极坐标系内的轨道方程98

11.3直角坐标系内的轨道方程99

11.4椭 圆 轨 道100

11.5抛物线轨道102

11.6双曲线轨道103

11.7活力公式104

第12章Kepler方程108

12.1偏近点角108

12.2Kepler方程110

12.3Kepler方程的数值解法112

12.4双曲线和抛物线轨道的Kepler方程114

12.5Lambert定理121

12.6正规化变换123

第13章轨道根数和状态向量126

13.1轨道的空间方位126

13.2由状态向量计算轨道根数128

13.3状态传递130

第14章航天器轨道机动和行星际探测132

14.1轨道机动132

14.2转移至圆轨道134

14.3由地球轨道逃逸135

14.4近圆轨道间转移137

14.5行星际探测141

第15章级数展开及其应用149

15.1Lagrange系数展开为幂级数149

15.2偏近点角展开为平近点角的正弦级数151

15.3真近点角展开为平近点角的正弦级数中心差152

15.4太阳沿黄道的视运动153

15.5太阳沿赤道方向的视运动155

15.6低精度行星历表157

第16章普遍摄动理论160

16.1摄动理论的基本原理160

16.2摄动问题的解法163

16.3水星近日点的进动166

16.4广义相对论效应169

16.5常数变易法171

第17章地球引力势和潮汐势176

17.1地球引力势176

17.2引力势展开为球谐函数177

17.3重力和大地水准面179

17.4地球引力势模型180

17.5潮汐势182

第18章人造地球卫星的运动185

18.1摄动方程及其解185

18.2影响卫星轨道的摄动因素189

第19章地球动力学初步191

19.1角速度角动量和惯性矩191

19.2摄动力矩193

19.3Euler动力学方程和Poinsot定理194

19.4极移和极移方程196

第20章岁差和章动199

20.1月球和太阳的摄动力矩199

20.2中间极运动方程201

20.3平极的进动202

20.4章动204

第21章三体问题初步209

21.1三体问题209

21.2平面圆型限制性三体问题210

21.3可积性与混沌220

21.4太阳系的稳定性223

第22章特殊摄动方法226

22.1运动方程的数值积分226

22.2历表的生成229

第23章初轨计算与微分改进234

23.1几何约束234

23.2动力学约束235

23.3经典定轨方法236

23.4张家祥方法240

23.5轨道的微分改进241

第24章太阳系天体碰撞的概率244

24.1碰撞概率和碰撞频率244

24.2交会轨道的性质246

24.3轨道交会的概率248

24.4天体碰撞的频率251

主要参考文献255

下篇索引256

附录

附录1物理和天文常数263

附录2矩阵、向量和坐标变换摘要264

2.1矩阵264

2.2向量265

2.3极坐标和球坐标269

2.4三重积和并矢270

2.5向量的微分272

2.6相对导数和绝对导数273

2.7势函数274

2.8平面直角坐标系的旋转275

2.9空间直角坐标系的旋转276

2.10线性矛盾方程组的最小二乘解280

附录3程序设计概要286

3.1儒略日换算286

3.2矩阵向量运算290

3.3行星月球历表的读出299

3.4时空参考系变换305

3.5轨道计算310

3.6特殊摄动方法318

3.7初轨计算和微分改进323

附录4练习提示或解答327

天体测量篇327

天体力学篇333

主要参考文献360

跋362

作者简介

《天体测量和天体力学基础》分上、下两篇及附录.上篇阐明《IERS 2010规范》时空基准变换的原理和方法；下篇讲述天体力学二体问题、三体问题、普遍摄动和特殊摄动的原理和方法，同时扼要讲述人造卫星轨道、航天动力学和地球动力学的基础理论；最后以附录形式给出常用天文物理数据、必要的向量矩阵数学工具、有关的程序设计知识，以及练习题的提示或解答.《天体测量和天体力学基础》既相对独立，又密切联系，相互呼应；内容全面而又突出重点，论证严谨，行文流畅。天体测量部分以国际上最新最权威的《IERS规范2010》为标准讲授，结合当今学科前沿，所给公式、算法及程序都能直接用于研究工作，十分符合当前学术界和工程界的需求.

《天体测量和天体力学基础》的基本素材来自作者在中国科学院紫金山天文台从事自然科学基金重点课题和国家高技术研究发展计划（863计划）重点课题时的积累，大部分内容在紫金山天文台、澳门科技大学太空科学研究所、中国科学技术大学王绶琯天文英才班讲授过，天体测量部分被南京大学天文系用作“参考系变换”课程的教材.

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