人造地球卫星轨道理论及应用
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3.2 岁差

3.2.1 日月岁差

当仅考虑日月岁差时,认为黄极是固定不动的。如图3.5所示,设P0、♈0Q0978-7-111-66908-1-Chapter03-5.jpg分别为t0时刻的平极、平春分点和平赤道,KEE′分别为该瞬间的北黄极和黄道。由于日月岁差的影响,平极、平赤道和平春分点在t1=t0+dt时刻分别移至P1Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-6.jpg和♈1。在任意瞬间,平极总是沿着以K为圆心,以黄赤交角ε为半径的小圆运动,其运动的方向垂直于KP0所在的大圆,也就是说平极运动的方向总是指向该瞬间的平春分点。平春分点位移的方向正好与太阳周年视运动的方向相反。

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图3.5 日月岁差

3.2.2 行星岁差

由于行星对地球公转的影响,黄道也不是固定不变的。实际上黄道定义为地月系质心的平轨道面,因此黄道只存在长期变化。当仅考虑行星岁差时,平极被认为是固定不动的。如图3.6所示,设K0、♈0E0978-7-111-66908-1-Chapter03-8.jpg分别为t0时的北黄极、平春分点和黄道,P0Q0978-7-111-66908-1-Chapter03-9.jpg分别为该瞬间的平极和平赤道。由于行星岁差的影响,北黄极、黄道和平春分点在t1=t0+dt分别位移至K1E1978-7-111-66908-1-Chapter03-10.jpg和♈1。平春分点位移的方向与赤经增加的方向相同。

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图3.6 行星岁差

3.2.3 总岁差

在考虑日月岁差和行星岁差时,分别认为黄道或赤道是不动的。事实上,黄道和赤道一直在运动,它们运动的总效应即总岁差。当时间间隔足够小时,总岁差的影响可认为是上述的日月岁差和行星岁差结果的简单叠加。

如图3.7所示,设Q0978-7-111-66908-1-Chapter03-12.jpgE0978-7-111-66908-1-Chapter03-13.jpg和♈0分别为t0时平赤道、黄道和平春分点的位置,在t1=t0+dt时相应的位置移动至Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-14.jpgE1978-7-111-66908-1-Chapter03-15.jpg和♈1Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-16.jpgE0978-7-111-66908-1-Chapter03-17.jpg的交点为♈′。通常由日月岁差引起的赤道位移比由行星岁差引起的黄道位移要大很多。

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图3.7 总岁差

由上面的讨论可以知道,日月岁差使春分点沿黄道E0978-7-111-66908-1-Chapter03-19.jpg从♈0移动到♈′,令978-7-111-66908-1-Chapter03-20.jpg;而行星岁差使春分

点沿着天赤道Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-21.jpg从♈′移动到♈1,令978-7-111-66908-1-Chapter03-22.jpg。通过♈1做垂直于E0978-7-111-66908-1-Chapter03-23.jpg的大圆弧,与E0978-7-111-66908-1-Chapter03-24.jpg交于L,则978-7-111-66908-1-Chapter03-25.jpg。因此在日月岁差和行星岁差的综合影响下,平春分点在黄道上的位移为

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p为黄经总岁差速度,则有

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通过♈0做垂直于Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-28.jpg的大圆弧,与Q1978-7-111-66908-1-Chapter03-29.jpg交于L′,则978-7-111-66908-1-Chapter03-30.jpg。因此,在日月岁差和行星岁差的综合影响下,平春分点在赤道上的位移为

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m为赤经总岁差速度,则

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