Динамика земного ядра по данным РСДБ-наблюдений
Письма в Астрономический журнал, том 35, №4, 304-311 (2009)
Ключевые слова: вращение Земли, свободная нутация ядра, РСДБ-наблюдения, Earth's rotation, free core nutation, VLBI observations
Аннотация
Вращение Земли сопровождается свободными близсуточными колебаниями ее жидкого ядра во внутренней полости нижней мантии, которые возмущают кинетический момент всей Земли и создают дополнительную свободную нутацию небесного полюса, называемую Free Core Nutation (FCN). Эта нутация вызывает резонансы в суточных приливах и в разложениях вынужденной лунно-солнечной нутации, поэтому ее изучение, особенно уточнение периода FCN, имеет принципиально важное значение для теории вращения Земли. В настоящей работе параметры FCN определены из совместного анализа равноотстоящих рядов координат небесного полюса, полученных из сводной обработки данных наблюдений методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ) на глобальных сетях станций за период 1984.0—2008.4 гг. Международными службами IERS (International Earth Rotation and Reference System Service, Париж, Франция) и NEOS (U.S. National Earth Orientation Service, Вашингтон, США). Применение скользящего фильтра метода наименьших квадратов (СФМНК) к этим данным показало, что среднее за указанный интервал времени значение периода FCN существенно отличается от теоретического, а ее фаза меняется в широких пределах. Методом средней квадратической коллокации (СКК) получена новая более точная стохастическая модель FCN, анализ которой методом огибающей позволил обнаружить длительные линейные тренды фазы, что ставит под сомнение не только принятое значение периода FCN, но и его устойчивость, а значит, и устойчивость резонансных эффектов в лунно-солнечной нутации Земли. The Earth's rotation is accompanied by free circadian oscillations of its liquid core in the inner cavity of the lower mantle, which perturb the angular momentum of the entire Earth and produce an additional free nutation of the celestial pole called Free Core Nutation (FCN). Since this nutation causes resonances in the diurnal tides and in the expansions of luni—solar nutation, its study, especially an improvement of the FCN period, is of fundamental importance for the theory of the Earth's rotation. In this paper, the FCN parameters have been determined from a joint analysis of equidistant series of coordinates of the celestial pole obtained from the combined processing of VLBI observations on global networks of stations for the interval 1984.0—2008.4 by IERS (International Earth Rotation and Reference System Service, Paris, France) and NEOS (National Earth Orientation Service, Washington, USA). Applying a moving least-squares filter (MLSF) to these data has shown that the FCN period averaged over this time interval differs significantly from the theoretical one and its phase varies over a wide range. Using the mean quadratic collocation (MQC) method, we have obtained a new, more accurate stochastic FCN model. Its analysis by the envelope method has revealed long-term linear phase trends, calling into question not only the adopted FCN period but also its stability and, hence, the stability of the resonant effects in the Earth's luni—solar nutation.