
shimbirev_b_p_teoriya_figury_zemli
.pdfПри вычислении возмущений в первом приближении примем А)Т = В)^ = сопз1;. Интегрируя в пределах от щ до и, получим
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
э(1) = |
а{0 + |
Ли + ^ |
4" (А?к Л 8 1 п к и ~ В(/к Д 0 0 8 к и ), |
|
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
Аи = и— и0, |
Азтки |
= зтки— |
8ш&и0, |
Д соз ки = соз ки — соз ки0. |
|||
Члены |
вида |
А^Аи |
называют |
вековыми |
возмущениями |
первого |
пор.' |
остальные |
члены — периодическими |
возмущениями. Вековые |
члены |
перт |
порядка в элементах орбиты увеличиваются линейно и поэтому со времмогут достичь значительной величины. Они вызывают наибольшие возмущу в элементах орбит.
Члены пропорциональные |
Аи2, называют вековыми возмущениями |
втс |
|
порядка. |
|
|
|
Следует отметить, что при вычислении возмущений в нескольких прж |
|||
жениях |
периодические члены |
оказываются пропорциональными у1 |
со? |
и у з ш |
Ьи, где Ъ — некоторые функции не только индекса к, но и элемен* |
||
орбиты. В случае, если |
то имеем дело с короткопериодическими во; |
щениями, если Ъ < 1 — с долгопериодическими. Довольно часто возник,
случаи, когда при определенном наборе начальных элементов орбиты как. либо из функций Ъ 0. Тогда соответствующий периодический член бу иметь очень большие амплитуду и период, т. е. резонанс (или соизмеримос'-
а возмущения |
называются |
резонансными. |
|
|
|
|
||||
Все вековые члены стремятся к максимальному значению при I -> 0, вез |
||||||||||
вые члены в й равны нулю при I = 90°, в со при г = |
63,4° (критический накл' |
|||||||||
в М 0 |
при I = |
54,7°. Например, для спутника е е ^ 0,1, |
г |
65° и с высо: |
||||||
над |
поверхностью |
Земли |
примерно |
1000 км |
вековые |
члены составля* |
||||
|
2,1° в сутки, 8со « —0,3° в сутки (для г < 63,4° — знак + ) , Ш 0 ^ |
—4. |
||||||||
в сутки |
(для |
I < |
54,7° — знак+), |
наибольшая амплитуда |
периодическ |
|||||
возмущений в большой полуоси -—-7,4 км, периодические возмущения |
в е н ; |
|||||||||
водят |
к |
колебаниям высоты перицентра ~ ± 4 , 2 |
км. Чтобы получить |
воз:-. |
щения, обусловленные влиянием зональной части потенциала Земли, преде: вим возмущающую функцию (XI.3) в виде
|
К * = - т 2 |
( ' т - ) П / » р « (°08 е)> |
( х 1 - - " |
|
п=2 |
|
|
где р. = |
/Жз, Мз — масса Земли (масса спутника т принята |
равной нул? |
|
аз — большая полуось земного эллипсоида. |
возмущающую |
||
Для |
интегрирования уравнений Лагранжа необходимо |
функцию выразить через элементы орбиты. Это достигается с помощью соохн-:- шения (см. рис. 67)
соз В — зш и 31ПI. (Х1. :~
320.
Найдем выражение возмущающей функции в оскулирующих элементах
для п = 6 |
|
|
В = - Ь [ 1 /2 |
(3 ЗШ2 и 81П2 I - 1) + I / 3 |
8Ш I X |
X (5 зш21 зт3 и — 3 зт и) + ^ /4 (-у-)* (35 зт4 г зт4 и — 30 8т2 г зт2 и + 3) +
+1Ъ (-у-)5 81п I (63 зт4 I зт6 и — 70 зт21 зт3 и + 15 зт и) +
— /6 |
(у)6 (231 з т 6 I з т 6 |
и - 315 з т 4 ъ з т 4 |
и + |
105 з т 2 1 з т 2 и - 5)], (Х1.39) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
г— |
|
=р |
[1 + |
есоз (и --со)]"1. |
||
|
|
1 ——( е сое V |
г 1 |
|
4 |
" |
|
В этом случае возмущающая функция В является функцией элементов |
|||||||
орбиты а, |
е, г, со и аргумента широты и |
|
|
|
|||
|
|
|
В=}(а, |
е, г, |
со, |
и). |
|
Если вместо аргумента широты и использовать истинную аномалию V, то
В = ф (а, е, г, со, V).
Следует отметить, что все элементы, входящие в функцию В (а, е, г, со, г;),
изменяются с течением времени, однако поскольку возмущающие ускорения обычно сравнительно невелики, изменение элементов орбиты а, е, I, со происходит значительно медленнее, чем величины V.
Следовательно, если возмущающую функцию В представить в виде ряда
по кратным дугам истинной аномалии V
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
Д = |
ср0(а, е, I, |
со) + |
21 (фл созиг; + /„ зт по), |
(XI.40) |
|
|
то появляются члены трех родов; вековые, долгопериодические и короткоперио- |
||||||
|
дические. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Члены возмущающей функции, в которых аргумент тригонометрической |
|||||
|
функции не зависит от времени, называются вековыми членами. Совокупность |
||||||
|
этих членов носит название вековой части возмущающей функции. |
||||||
|
|
Члены возмущающей функции, в которых аргумент тригонометрической |
|||||
|
функции зависит от времени, называются периодическими членами, причем |
||||||
|
члены, зависящие от со, называются долгопериодическими, а члены, зависящие |
||||||
|
от |
V, — короткопериодическими. |
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, член ф0 в формуле (XI.40) представляет |
вековое и долго- |
||||
|
периодическое изменение функции В, |
остальные члены, стоящие под знаком |
|||||
|
суммы, дают короткопериодические изменения, зависящие от периода измене- |
||||||
|
ния истинной аномалии V в данном возмущенном движении. |
||||||
|
|
Ограничиваясь в |
(XI.39) зональными гармониками второго, третьего и |
||||
| четвертого порядков, |
получим |
[30] |
|
|
|
||
I |
- |
. . ( 5 . |
2 . . о |
. |
N . . |
35 / 4 ( а \5 |
3 ^ |
|
х ("з |
Iзт-5 и — |
з т и ^ з т ! |
|
|||
5 |
|
|
Х ^ 8 т 4 г 8 т 4 ц — у зт2 г зт 2 ц + |
|
21 Заказ 1379 |
321 |
или после преобразований, используя |
|
соотношения |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
з т 2 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и =~2 — ~2 0 0 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
81П3 и = |
|
|
1 |
|
3 |
81П ы; |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
— у |
81П 3К + у |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з т 4 и = у |
— у соз 2ц + — соз 4и, |
|
|
|
|
|
|
||||||||
найдем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 1^81ПМ — |
|
81П2 г 81П Згг^ зш I — -у- (л |
|
( у ) 6 « ! X |
||||||||||||
К |
З |
з |
|
з |
|
\ |
/ 3 |
|
|
^ |
|
\ |
|
|
^ |
|
|
|
|
— у |
зт2 г + — з т 4 г) + |
( — з т 2 |
г — у з т 4 |
П соз2м + у 81П41 соз 4и |
|||||||||||||||
Введем вместо аргумента широты |
и истинную аномалию |
V, в соответс: |
|||||||||||||||||
с выражениями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
з т и = |
з т |
(со -}- V) = |
з т и соз со + |
з т со соз V; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
з т 3и = |
з т |
3 (со -}- у) — з т |
Зу соз Зсо + з т |
Зсо соз З у ; |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
соз 2и = |
соз 2 (со + |
V) = |
соз 2р СОЗ 2со - з т |
2и з т 2<а; |
|
|
|
|||||||||
Тогда |
|
соз 4и — соз 4 (со + |
у) •= соз 4ь> соз 4со — з т |
4У з т 4со. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
^ = Т ^ ~~аз ( т ) |
|
[у ~4" 81п2 * |
Т31п2* ( с о 8 С 0 8 2 ( 0 ~~81П^ 8 1 1 1 |
||||||||||||||||
— у |
|
( т - ) 4 ^ 3 |
|
|
* ~~ 1 ) (8*П У СО8С0 + |
81ПСОСО8 у) |
^у 8Ш2 |
IX |
|||||||||||
|
Х ( З 1 П З У с о з |
ЗСО + 8 т ЗСО СОЗ З У ) ^ з т I — |
У - |
[А |
( У ) 5 |
а% |
X |
|
|
||||||||||
|
|
х |
[ ( ж ~ у з 1 п Ч + 4 |
|
|
0 + ( т 8 1 п Ч ~ т81п4 О Х |
|
|
|
||||||||||
X (СОЗ2У соз2со —зт2узт 2со) + |
У |
31П4 |
Г (СОЗ4УСОЗ4СО —з1п 4У 31П |
|
( X : |
||||||||||||||
Представим далее возмущающую функцию Я как сумму, выделив из г |
|||||||||||||||||||
вековой член первого порядка В1г |
вековой член |
второго порядка.Вг , |
д( л |
||||||||||||||||
периодический член В3 и короткопериодический |
член Д4 |
(считая |
при . " |
||||||||||||||||
коэффициент |
/ 2 |
второй гармоники |
потенциала |
величиной |
первого |
поря;; |
|||||||||||||
а коэффициенты / 3 и |
/ 4 |
третьей |
и |
четвертой |
гармоник величинами вто; |
||||||||||||||
порядка). При этом заменим величины, входящие в (XI.41), а именно |
(а • |
||||||||||||||||||
(а/г)3 з т 2 у, |
(а/г)3 соз 2 у, |
. . . |
их |
средними интегральными |
значениями. |
||||||||||||||
Приведем окончательные |
значения |
Вх, В2, |
В3, |
без |
вывода |
|
|
||||||||||||
Л2 = - |
1 |
^ |
|
( Ж - У 8 1 п Ч |
+ 4 81111 0 ( 1 + |
г е 2 ) |
|
- |
|
|
|
322.
Е3 = - |
р ^ а% [ ( ^ |
зтЧ~1) в (1 - |
е2)-'/* 8 ш I вш со - |
р |
а\ X |
|
|
|
|
аЬ |
|
|
X ( А _ |
81П.2 * ) в2 (1 _ |
е2)-'/, 81П2 I соз 2со; |
|
|
+ у 81П2 I СОЗ 2 (у + |
со)^ , |
|
|
Е^=Е1 + Е2 + Е3 + Ей. |
(XI. 42) |
||
Если подставить значения Ег, |
Е3 и |
в уравнения Лагранжа, то полу- |
чим возмущения, которые можно легко разделить на вековые, долгопериодические и короткопериодические члены.
§71. ВЕКОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ УЗЛА И ПЕРИГЕЯ. СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДОЛГОТЫ УЗЛА
ИАРГУМЕНТА ПЕРИГЕЯ (& И со)
Из всех наблюдающихся вековых изменений элементов орбиты важнейшее значение имеют два возмущения: вращения линий узлов и апсид, вызванные
второй зональной гармоникой / 2 , т. е. изменения й |
и со. |
||||
Для вычисления этих изменений по формулам (XI.35) и (XI.36) получим |
|||||
значения производных |
дЕ/д1 и дЕ/де, |
полагая, что Е = Ег |
|||
дЦ-1 |
3 |
/о. |
п • |
. /л |
9\ 3 / |
|
= |
^-^Г а2 81ПI соз I (1 — е2)- /*; |
Поскольку |
р, = |
пга3, |
то |
|
|
|
|
|
|
дЯг |
|
3 /г2/2а| 81111 соз I (1 — е2)~Чг, |
|
||
|
дПг |
9е |
|
|
|
|
|
|
де — |
2 пЧ, |
|
|
|
||
Подставляя |
значение дЕ1/дг в (XI.35), |
получим |
|
||||
|
|
• |
|
Зга/оа2 (1 —й2)-'/2 соз г |
|
||
|
|
|
з ^ |
; |
|
||
|
|
|
|
2а2 У1—«2 |
|
||
Отбросим члены порядка |
е2 и выше. Тогда |
|
|||||
|
|
|
Й = |
— -| /г(-^-)2 /2 соз1. |
(XI.43) |
||
Аналогично |
подставляя значения |
дЕ1/д1 и дЕ-^/де в (XI.36), |
получим |
||||
* > = Ш 2 |
(т •- тз1п2 0 |
- е 2 ) 2 + 4 ^ ( с о 8 2 4 (* - е2>~2 |
21* |
323 |
и окончательно
ш = + - | ? г / 3 ( ^ ) 2 [ 4 - 5 5 т Ч ] . |
(XI. |
Формулы (XI.43) и (XI.44) дают вековые изменения долготы узла О и ар мента перигея <л с точностью до малых величин первого порядка. Если в ух нения (XI.35) и (XI.36) подставить значение возмущающей функции
то в результате получим формулы, связывающие скорости изменения ДОЛР"
узла й и аргумента перигея со с зональными гармониками потенциала: /2 . и /4 . Однако при решении ряда задач возникает необходимость учитывать влние гармоник значительно более высокого порядка. Приведем без вывода ф> мулы, полученные Кинг-Хили, для вычисления скоростей изменения долг' " узла и аргумента перигея, учитывающие зональные гармоники до 8-го поря_. включительно:
Х е с о з е с г | ( 1 - ^ - / + ^ - / 2 ) ( 1 + - | - е 2 ) вшю + ~ (1 |
/ ) е2 зш 3®| - |
|
15 т |
( а3 \з 8Ш8ШШ / . |
7 |
|
|
21 |
,2\ , |
105 |
т ( а9 \4 |
|
||||||
|
— г 1 ъ \ т ) —« |
|
|
|
|
|
|
|
) + ~ 1 в \ т ) |
х |
|
|||||
где |
3 15 |
, Г « в \ Ч * |
/? = |
331 |
, |
2057 |
2 |
|
19 877 |
3 |
16 445 |
4 |
П |
у т |
||
_ " Т ~ |
У Ч Т / |
1 |
а(1 — е ), |
/ = |
~ |
ет |
1. |
' |
1024 |
> |
] } ' |
|
||||
|
|
3 2 |
' |
2 |
|
|
2512 |
|
||||||||
|
Значение а — большой полуоси орбиты — может быть найдено из выра>ь |
|||||||||||||||
ния для драконического |
периода |
Та |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
324.
В уравнениях (XI.45) и (XI.46) орбитальные элементы а, е, и, I не оскулиющие, а некоторые средние элементы.
Нужно отметить, что некоторые из членов в уравнениях (XI.45) и (XI.46) являются строго вековыми, поскольку содержат периодические множители <5 и, соз 2со и т. д. Периодические члены могут дать уравнения для определе- я нечетных зональных гармоник / 3 и / 5 (влияние четных гармоник может ь;ть при этом исключено). Так, каждая наблюденная амплитуда колебания лементов й и со дает одно уравнение для определения нечетных коэффициен-
те /3 , /5 , . . .
Строго вековые члены в уравнениях (XI.45) и (XI.46) можно использовать для получения четных коэффициентов /„. Влияние нечетных коэффициентов 1п, как правило, достаточно мало, поскольку все члены, содержащие нечетные коэффициенты, имеют множители вида езтсо, езтЗсо... порядка 0,1. Если влияние нечетных членов 1п все же велико, то в дальнейшем его можно уменьшить выбором интервала времени, в течение которого среднее значение *ш со, 8Ш Зсо. . . мало. Следовательно, члены /3 , / 5 (в XI.45) и (Х1.46) часто «ожно отбросить или если отбросить нельзя, то учесть, подставив в соответст-
вующие уравнения приближенныезначения / 3 |
и /5 . Таким образом, уравнение |
• XI.45) с наблюденным значением й в левой |
стороне и приближенным значе- |
нием для Ц дает одну линейную связь между четными /„. |
Имея г наблюденных |
||
значений й, |
получим |
г уравнений, из которых можно |
определить значения |
/, . /4 , . . ., |
/2 Г , если |
12 г + 2 , 12Г+4. . . принять равными |
нулю. Чтобы полу- |
тать надежные результаты, наблюденные значения Й должны быть вычислены шо спутникам с различными значениями наклона г и р.
Подобные выводы применимы и к уравнению (XI.46).
Таким образом, периодические члены в уравнениях (XI.45) и (XI.46) годятся для определения нечетных /„, тогда как вековые члены тех же уравнений позволяют определить четные /„.
Получим формулу для определения четных зональных гармоник по наблюденным значениям й. При этом надо иметь в виду, что й всегда берется как некоторое среднее значение. Значит, если осереднить й по ряду значений со таким образом, что среднее значение а т со, з т Зсо. . . будет равно нулю, то влиянием нечетных зональных гармоник /„ в (XI .45) можно практически пренебречь. Условимся, что для определения величины й начальный момент вре-
мени |
и конечный момент времени 1Х выбраны таким образом, что либо |
~ |
®о было кратно 2л, либо, если такой широкий ряд наблюдений невыпол- |
ним, сох и со0 имели вид я/2 + N п, где N — целое число (например, со0 = 270°, |
|
= |
90°). В этом случае в (ХГ.45) исключатся долгопериодические члены при |
четных /„ (е2 соз 2со, е4соз 4со, . . .) и в выражении для й останутся лишь вековые члены
- Т « ( • ? ) • ( • - ! ' ) ] + • •• |
<Х 1 -«> |
325.
Для кратности запишем его в более общем виде
• = - 7 Г ( ^ - ) 2 С О 8 1 [ Л / 3 + Д / 4 + С / 6 + Д / 8 + , Е / 1 0 4 - ^ / 1 2 + С / 1 4 + Ф / 1 ] . |
( X I - |
Можно получить аналогичную формулу для векового изменения Й: мента перигея со.
§72. ВОЗМУЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОРБИТЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ СЕКТОРИАЛЬНЫМИ И ТЕССЕРАЛЬНЫМИ ГАРМОНИКАМИ
ГРАВИТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА
Анализ приведенных выше формул показывает, что различные парами гравитационного поля Земли по-разному влияют на движение искусственг спутников. Четные коэффициенты зональных гармоник / 2 , /4 , 1в, . . . в осг • ном вызывают вековые изменения узла и перигея, тогда как нечетные к* фициенты /д, /Б ,. . . приводят к долгопериодическим изменениям элемент Таким образом, эффекты зональных гармоник накапливаются в течение у-. • цев и сравнительно легко могут быть обнаружены в результате наблюдем
Тессеральные и секториальные гармоники приводят лишь к корот периодическим возмущениям в движениях искусственных спутников. Поэт определение параметров гравитационного поля, зависящих от долготы, : тессеральных и секториальных гармоник, из анализа возмущений орбит я? ется значительно более трудной задачей, чем определение зональных гармо! так как в этом случае периоды возмущений относительно коротки и состав." часто лишь доли оборота спутника, а их амплитуда редко превышает 151
В соответствии с (XI.2) возмущающая функция от долготной части :
потенциала |
имеет вид |
|
|
|
сх> |
п |
|
|
= - г 2 |
2 |
со8 к К 8 Ш кК) Рпк (0)' |
|
71= 2 |
к=1 |
|
где р, = {Мь, |
М3 — масса Земли; а3 |
— большая полуось земного эллипсог; |
По аналогии с изложенным выше, величины 0 и X, входящие в (XI.- необходимо выразить через элементы орбиты и подставить преобразован; таким образом значение возмущающей функции Ех в уравнения Лаграи Проинтегрировав в первом приближении, получим возмущения произвольн элемента орбиты э в форме
6 = |
У |
/ зшЦДУ + Рв + У)*] |
где р, а = 0, ±1, ±2, |
±3, |
. . . целые числа; у — некоторая функция г, Е. |
— коэффициенты, |
зависящие от начальных значений элементов орбп~: |
|
п — среднее движение |
ИСЗ; |
V — угловая скорость вращения Земли. |
Вследствие того, что время I входит явно под знаком тригонометричес:• функций, долготная часть потенциала не может привести к вековым возму; ниям в движении ИСЗ. Особый интерес вызывает случай, когда какой-.": ' из делителей в (XI.50) становится очень малым
а\ 4- + 7—>-0.
326.
Это случай так называемого резонанса, о котором уже говорилось выше. У спутников, период обращения которых соизмерим с периодом вращения Земли, резонансные возмущения от соответствующих гармоник потенциала кроявляются наиболее ярко. Классическим примером является 24-часовой спутник: гармоники потенциала с коэффициентами с21, $21, с31, $31, с32, х32 . ..
•узывают резонансные возмущения вдоль орбиты с амплитудой порядка 150 км
• периодом около |
года. |
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим общий член разложения потенциала, |
зависящий от |
долготы |
|||||
упк = Ь |
|
{Спи соз кХ + 8пк ЯП Щ |
Рпк (9). |
(XI.51) |
|||
Иногда вместо спк и 8пк |
используются параметры 1пк и Хпк и тогда |
общий |
|||||
ялен разложения потенциала, зависящий от долготы, принимает вид |
|
||||||
|
упк = |
^ |
( 1 п |
к |
соз к {X -\к) Рпк (6). |
(XI.52) |
|
Связь между параметрами спк, |
$пк и параметрами 1пк, Хпк устанавливается |
||||||
жз равенства |
|
|
|
|
|
|
|
1пк соз к (X — Хпк) = спк соз кХ + зпк вт кХ, |
|
||||||
то дает 1пк соз кХ соз кХпк + 1пк зт кX з т кХпк — спк соз кХ + $пк зш кХ, |
(XI.53) |
||||||
|
Спк = |
1,гкС08кХпк, |
зпк = 1пквткХпк. |
|
|||
Если множитель |
ап |
|
|
|
„ |
|
|
в (XI.52) представить как |
|
|
Это выражение для Упкболее удобно, чем (XI.52), поскольку отношение а/г •ожет быть разложено в ряд по косинусам кратных дуг средней аномалии М
айда
(X)
А = ^ЛсозгеМ,
11=1
где к — некоторые коэффициенты.
Для определения возмущений в элементах орбиты спутника, вызываемых генеральными и секториальными гармониками, следует получить производные от соответствующих функций Упкио орбитальным элементам. Предварительно необходимо выразить через орбитальные элементы геоцентрические координаты спутника г, 0, X. Для полярного расстояния 8 спутника восполь-
зуемся формулой (XI.38), |
а долготы X (рис. 71) получим из равенства |
||
|
|
X = а — 8Х, |
|
1гзе а — прямое восхождение спутника; 8.х |
— звездное время в точке пересече- |
||
ния оси х |
с поверхностью Земли. |
|
|
Но |
|
а = Й + |
% |
|
|
||
где = ^ |
0,Ь (см. рис. |
71) — долгота спутника, измеренная вдоль экватора |
|
от восходящего узла Й. |
Из сферического |
треугольника ЙСЬ |
1(з = и соз г
327.
или для малых наклонов можно |
|
|
|
•ф = и — |
г |
81п 2и. |
|
Следовательно, |
|
|
|
а -- й-1- и — |
1 |
зш 2и. |
|
Тогда долгота к будет выражена через орбитальные элементы |
|
||
|
• у |
1 I 3111 2 ц . |
(Х1.5" |
Подставив полученные соотношения для 9 (XI.38) и для X (XI.55) |
в фор- |
мулу (XI.51) или (XI.54), получим выражения для общего долготного член.
|
разложения |
потенциала в |
орбитальных |
|||||
|
элементах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
не |
представляется |
возможных: |
||||
|
дать аналитические выражения для ко- |
|||||||
|
роткопериодических |
возмущений |
из-з; |
|||||
|
их громоздкости. |
|
|
|
|
|||
|
Рассмотрим |
несколько |
подробнее |
|||||
|
лишь долготный |
член, |
характеризующий |
|||||
|
экваториальное |
сжатие |
Земли. |
|
||||
|
В главе IV |
было показано, что если |
||||||
|
потенциал |
Земли |
представлять |
рядо! |
||||
|
(IV.31), то этот член является по суще- |
|||||||
|
ству секториальной |
гармоникой |
второго |
|||||
ГринЗичскии |
порядка с |
коэффициентом |
|
|
||||
меридиан |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 71 |
|
|
Д22 |
' |
( Б - Л ) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где А и В — моменты инерции Земли относительно прямоугольных осей х и ..
лежащих в плоскости экватора. Если же потенциал Земли представлять рядоу
(^.33), то коэффициент, |
стоящий при секториальной |
гармонике второго по- |
рядка, будет |
' |
|
|
С22 = АМп2 ' |
(XI.5». |
|
4Ма2 |
|
что легко получить, сравнивая почленно оба ряда разложения. Следовательно' долготный член, характеризующий экваториальное сжатие Земли, можно представить
0 0 8 2%р™ (0)- |
<х 1 -5 7 |
Выражая 0 и % через элементы орбиты и учитывая равенство
П - аз '
получим
У22 = За2?г2 ( - у ) 3 |
(соз21 -(-зт21 соз2 и) соз |
— 28х + 2и — |
I з т 2ц ^ . |
После некоторых преобразований выражение для ДОЛГОТНОГО члена У: 1 можно привести к виду:
328
|
|
7а2 = |
а'а%п2 (1 - |
е)~зш2 |
|
г соз 2 (8Х - О). |
(Х1.58) |
где |
а' — экваториальное |
сжатие Земли. |
|
|
|
||
|
Долготу восходящего узла можно представить в виде линейной функции |
||||||
времени |
|
Й = Й0 + Й |
— |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
где й 0 — долгота восходящего узла в начальный момент времени |
й — ско- |
||||||
рость изменения долготы |
узла й. |
|
|
|
|
||
|
В свою очередь звездное время |
8Х аналогично можно представить |
|||||
где |
— звездное время на оси х в момент |
V — угловая скорость враще- |
|||||
ния |
Земли. |
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
- Й = |
- Й0 + |
(V - |
|
|
|
|
|
8Х |
й)(1 - д . |
(XI.59) |
|||
|
Введем долготы I, отсчитываемые от Гринвичского меридиана. |
Тогда со- |
|||||
гласно рис. 71 |
|
|
|
|
|
|
|
где |
1Х — долгота оси х, |
отсчитанная от Гринвича. |
|
||||
|
Фазовый угол 1Х определяет положение большой оси экватора относительно |
||||||
Гринвичского |
меридиана. Этот угол входит |
в разность 8Х — й, поскольку |
|||||
|
|
|
8Ха |
= ^гр0 ~Ь 1x1 |
|
||
где 5гРо — гринвичское звездное время в начальный момент |
|
||||||
|
Формулу |
(XI.59) можно представить |
|
|
|||
|
|
8Х-С1 |
= 1Х'+ (8тРо - Й 0 ) |
+ |
(V - Й) ( * - д . |
(XI.60) |
Подставляя функцию (XI.58) в дифференциальные уравнения орбитал'ьных элементов (XI.35), (XI.36) и произведя интегрирование, получим возмущения в элементах орбиты, обусловленные экваториальным сжатием Земли а'
|
бсо = а" |
|
геа«(3Т5^зш2(^-й)| |
||
|
|
|
|
|
(XI.61) |
|
бй = а' |
^ |
й) />2 Й1П 2 (8Х — й) ' |
||
Аналогично |
можно получить |
|
|
|
|
|
81 = а' |
^ |
|
соз 2 |
( 5 . - Й ) |
|
|
|
|
|
. (XI.62) |
|
' 5М = д' |
|
|
а ш г ^ - д ) |
|
где введены сокращения: с = |
соз г, |
5 = |
в т г. |
|
|
Полученные |
уравнения позволяют |
найти |
постоянные, характеризующие |
эллиптичность экватора: экваториальное сжатие а' и фазовый угол 1Х, опреде-
ляющий положение большой оси экваториального эллипса относительно Гринвичского меридиана.
329.