PRACE INTERPRETACYJNO-TEORETYCZNE - 2000
FIZYCZNE I GEODEZYJNE BADANIA PLANET I ZIEMI
Komety i planetoidy
Zakończono obliczenia dotyczące wpływu efektów niegrawitacyjnych na kształt oryginalnych orbit tzw. komet hiperbolicznych.
(M. Królikowska-Sołtan)
Zinterpretowano zachowania komet o silnie zmiennych efektach niegrawitacyjnych w oparciu o model precesyjny jądra kometarnego. Uzyskano istotne ograniczenia na rozmiary i tempo rotacji badanych komet. (M. Królikowska-Sołtan, G. Sitarski, S. Szutowicz)
Rozpoczęto badania wpływu ewolucji struktury jądra komety jednopojawieniowej na dynamikę jej ruchu. Analizowano ruch dwóch komet: 1995 O1 Hale-Bopp i 1996 B2 Hyakutke. Przyśpieszenie niegrawitacyjne wydedukowane z danych pozycyjnych komety okazało się na tyle wyraźne, że umożliwia to uzyskanie uproszczonego modelu precesji jądra kometarnego. Wprowadzono inną niż marsdenowska funkcję modelującą niegrawitacyjne przyśpieszenie działające na kometę w funkcji jej odległości. Te nową funkcje wyprowadził Yabushita przy założeniu sublimacji CO a nie H2O, argumentując, że w przypadku komet jednopojawieniowych lepiej opisuje sublimacje z jądra kometarnego.
(M. Królikowska-Sołtan, G. Sitarski)
Ruch obrotowy Ziemi
Prowadzono badania dotyczące definicji i praktycznej realizacji niebieskiego bieguna odniesienia, która byłaby zgodna z kryteriami przyjętymi w latach 90-tych przez Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU). Zwieńczeniem prac był udział w Kolokwium 180 IAU w Waszyngtonie, które było poświęcone opracowaniu rezolucji dotyczących Międzynarodowego Niebieskiego Układu Odniesienia, mających być przedmiotem dyskusji przez Joint Discussion 2 podczas XXIV Kongresu IAU w Manchesterze.
(A. Brzeziński)
Kontynuowano prace dotyczące perturbacji atmosferycznych i oceanicznych w ruchu obrotowym Ziemi. Najważniejszy wynik stanowi znaczący wkład do rozwiązania jednej z najstarszych zagadek geodynamicznych, a mianowicie wyjaśnienia mechanizmu pobudzania 14-miesięcznej swobodnej oscylacji Chandlera w ruchu bieguna. Pokazano, że zmiany momentu pędu sprzężonego układu atmosfera/ocean, przy nieco większym udziale tego drugiego ośrodka, tłumaczą w granicach błędu obserwowany ruch Chandlera w latach 1985-1996.
(A. Brzeziński, J. Nastula)
Kontynuowano analizy wpływu regionalnych i globalnych zmian oceanicznego i atmosferycznego momentu pędu na ruch bieguna. Zbadano korelacje sezonowych i subsezonowych zmian atmosferycznej i geodezyjnej funkcji ekscytacji ruchu bieguna. Analizy zostały przeprowadzone z wykorzystaniem pięćdziesięcioletniego jednorodnego szeregu danych atmosferycznego momentu pędu, opracowanego przez ośrodek amerykański NCAR/NCEP (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) i czterdziestoletniego szeregu współrzędnych bieguna EOP IERS 97 C 04 opracowanego przez IERS. Ciekawym wynikiem jest duża stabilność współczynnika korelacji oscylacji rocznych omawianych funkcji ekscytacji liczonego z okresu 2190 dni dla trzydziestoletniego okresu od 1970 do 2000 roku. Współczynnik ten ma wysoką wartość rzędu 0.8. W przypadku półrocznej i 120-dniowej oscylacji stabilność współczynnika korelacji występowała odpowiednio od 1970 i 1980 roku, a wartość współczynnika korelacji wynosiła odpowiednio 0.7-0.8, 0.6-0.8. Korelacja subsezonowych oscylacji omawianych funkcji ekscytacji uzyskała stabilność dopiero po roku 1984.
Prowadzono również analizy oscylacji współrzędnych bieguna wyznaczanych metodą GPS z wysoką częstotliwością, co dwie godziny, przez IGS (International GPS Service). Obliczone metodą FTBPF (Fourier Transform Band Pass Filter) czasowo zmienne widma pokazały występowanie ośmiogodzinnej oscylacji o stałej amplitudzie rzędu 0.001" i nieco słabszej oscylacji sześciogodzinnej o zmiennej amplitudzie.
(B. Kołaczek, J. Nastula)
Metodą dwuwymiarowej transformaty Fouriera przeprowadzona została górnoprzepustowa filtracja zmian anomalii poziomu oceanu uzyskanych z altimetrycznych obserwacji satelity TOPEX/Poseidon. Analiza pokazała, że zmiany topografii oceanu skorelowane są bardziej równoleżnikowo niż południkowo, a także pozwoliła na badanie kierunków i prędkości prądów oceanicznych.
(W. Kosek)
Prognozowanie współrzędnych bieguna ziemskiego kombinacją metody najmniejszych kwadratów i autokowariancyjnej pokazało zależność błędu prognozy od nieregularnych zmian fazy oscylacji rocznej w ruchu bieguna ziemskiego. Zauważono, ze największe zmiany fazy oscylacji rocznej miały miejsce przed wystąpieniem zjawisk El Nino w latach 1992/93 oraz 97/98. Autokowariancyjna metoda prognozowania zespolonych szeregów czasowych zastosowana do promienia i długości łuku polhodii obliczonych ze współrzędnych bieguna ziemskiego pokazała również dużą zależność błędów prognozy od czasu jej rozpoczęcia ze względu na występowanie nieregularnych zmian w ruchu bieguna ziemskiego.
(W. Kosek)
Zbadano relacje pomiędzy atmosferyczną i geodezyjną funkcją pobudzenia ruchu bieguna ziemskiego. Zastosowano transformatę wavelet do obliczenia koherencji i kowariancji wzajemnej pomiędzy atmosferyczną i geodezyjną funkcją pobudzenia ruchu bieguna ziemskiego. Maksima kowariancji wzajemnej określające przesunięcia fazowe pokazują, że wymiana momentu pędu Ziemi sztywnej z atmosferą nie odbywa się w sposób natychmiastowy, a z pewnym opóźnieniem czasowym zależnym od częstotliwości. Czasowo zmienna korelacja i koherencja zastosowana została także do porównania składowych równikowych atmosferycznej funkcji pobudzenia uzyskanych z kilku centrów meteorologicznych. Niektóre z tych funkcji pobudzenia zawierają błędy systematyczne. Korelacja i koherencja pomiędzy tymi funkcjami pobudzenia jest na ogół większa dla składowej ciśnienia niż wiatru.
(W. Kosek)
Pływy ziemskie
Zaobserwowano i opracowano kolejne roczne serie obserwacji pływowych na stacjach w Warszawie (17 seria składowa pionowa) i w Książu (25 seria składowe poziome). Rozszerzono zakres badań modulacji fal pływowych na modulacje niesezonowe. Opracowano metodę wyznaczania takich modulacji. Wykonano wstępne badania w przedziale okresów od 263 do 569 dni. Wykryto modulacje w rejonie okresu Chandlera (430-460 dni).
(T. Chojnicki)
Kontynuowano prace nad budową klinometru hydrostatycznego. Do głównych osiągnięć technicznych należy zaliczyć zmianę typu lasera z półprzewodnikowego na gazowy (He-Ne) (lasery gazowe dają znacznie stabilniejszy i ostrzejszy obraz interferencyjny), oraz wykonanie mechaniki dla kamer wizyjnych umożliwiających poprawną współpracę z układem optycznym interferometru. Prace nad doskonaleniem infrastruktury obserwatorium w Książu objęły m.in. wykonanie pomiaru radiacji termicznej ścian wzdłuż rur interferometru oraz w wybranych przekrojach korytarzy. Gradient temperatury występujący wzdłuż rur powoduje zakłócenia pomiaru poprzez zmiany gęstości wody i ruchy powietrza. W celu ograniczenia wpływów termicznych wykonano kurtyny przegradzające korytarze.
(M. Kaczorowski)
Pole grawitacyjne Ziemi
Od 1993 roku polscy użytkownicy GPS mają szansę wykorzystywać modele grawimetrycznej quasigeoidy w celu wyznaczania wysokości topograficznych. Napływ nowych danych grawimetrycznych umożliwił obliczenie w 1997 roku nowego modelu, który został rozpowszechniony pod nazwą Qusi97b. Porównania modelu Quasi97b z wysokościami uzyskanymi z pomiarów GPS (siec POLREF) i wyników niwelacji geometrycznej pokazały systematyczne rozbieżności o charakterze długoi średniookresowym. Te okoliczności spowodowały potrzebę opracowania empirycznej "powierzchni korekcyjnej", która dopasowuje model Qusi97b do polskiego układu wysokości. Podstawową korzyścią takiego "poprawionego" modelu Quasi97b jest to, że umożliwia ona bezpośrednią zamianę wysokości elipsoidalnych na normalne i odwrotnie.
(A. Łyszkowicz)
Metody opracowania pomiarów GPS
W programie PHASE (opracowany w CBK program do nieróżnicowego sekwencyjnego opracowania pomiarów fazowych GPS dla wyznaczania położeń punktów naziemnych) wykryto i usunięto przyczynę występujących sporadycznie niezbieżnosci procesu obliczeniowego do jednoznacznego rozwiązania. Wykonano testy obliczeniowe nowej wersji programu PHASE. Przygotowano dane w formacie RINEX do testów programu w pełnej wersji sieciowej dla długich baz.
(W. Pachelski)
Kontynuowano prace nad geoinformatycznym, zgodnym z metodologia modelowania danych przestrzennych wg norm CEN i ISO, definiowaniem i opisywaniem geodezyjnych układów odniesienia oraz położeń punktów w skali globalnej, regionalnej i lokalnej. Stosowny system geoinformatyczny ma składać się z trzech modeli informacyjnych: "ruch obrotowy Ziemi", "geometria i kinematyka" (sieci podstawowe i geodynamiczne, ruchy tektoniczne) oraz "pole siły ciężkości" (m.in. geoida), wszystkie powiązane wspólnym "systemem odniesienia". Taki usystematyzowany geoinformatyczny opis modeli geodynamicznych ma umożliwić zintegrowaną i zautomatyzowana analizę i monitorowanie różnych zjawisk zarówno w obrębie poszczególnych modeli, jak i poprzez kojarzenie różnych modeli ze sobą (np. klimatycznych, oceanograficznych, biologicznych i in.). Istotną cechą omawianego opisu jest jego uniwersalny charakter pozwalający na oddzielne, równolegle i wzajemnie niezależne analizy danych w różnych ośrodkach i za pomocą różnych środków narzędziowych. W okresie sprawozdawczym wykonano studia języka EXPRESS i metodologii CEN/TC 287 w zastosowaniu do tej koncepcji.
(W. Pachelski)
25.02.2002
Prowadzono badania dotyczące definicji i praktycznej realizacji niebieskiego bieguna odniesienia, która byłaby zgodna z kryteriami przyjętymi w latach 90-tych przez Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU). Zwieńczeniem prac był udział w Kolokwium 180 IAU w Waszyngtonie, które było poświęcone opracowaniu rezolucji dotyczących Międzynarodowego Niebieskiego Układu Odniesienia, mających być przedmiotem dyskusji przez Joint Discussion 2 podczas XXIV Kongresu IAU w Manchesterze.
Kontynuowano analizy wpływu regionalnych i globalnych zmian oceanicznego i atmosferycznego momentu pędu na ruch bieguna. Zbadano korelacje sezonowych i subsezonowych zmian atmosferycznej i geodezyjnej funkcji ekscytacji ruchu bieguna. Analizy zostały przeprowadzone z wykorzystaniem pięćdziesięcioletniego jednorodnego szeregu danych atmosferycznego momentu pędu, opracowanego przez ośrodek amerykański NCAR/NCEP (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) i czterdziestoletniego szeregu współrzędnych bieguna EOP IERS 97 C 04 opracowanego przez IERS. Ciekawym wynikiem jest duża stabilność współczynnika korelacji oscylacji rocznych omawianych funkcji ekscytacji liczonego z okresu 2190 dni dla trzydziestoletniego okresu od 1970 do 2000 roku. Współczynnik ten ma wysoką wartość rzędu 0.8. W przypadku półrocznej i 120-dniowej oscylacji stabilność współczynnika korelacji występowała odpowiednio od 1970 i 1980 roku, a wartość współczynnika korelacji wynosiła odpowiednio 0.7-0.8, 0.6-0.8. Korelacja subsezonowych oscylacji omawianych funkcji ekscytacji uzyskała stabilność dopiero po roku 1984.
W programie PHASE (opracowany w CBK program do nieróżnicowego sekwencyjnego opracowania pomiarów fazowych GPS dla wyznaczania położeń punktów naziemnych) wykryto i usunięto przyczynę występujących sporadycznie niezbieżnosci procesu obliczeniowego do jednoznacznego rozwiązania. Wykonano testy obliczeniowe nowej wersji programu PHASE. Przygotowano dane w formacie RINEX do testów programu w pełnej wersji sieciowej dla długich baz.