Влияние гравитационного воздействия Луны на колебания полюса Земли

С. А. Кумакшев¹, В. В. Перепелкин²

¹ИПМех РАН, г. Москва, Россия

Движение полюса Земли имеет сложную траекторию и не определяется полностью двумя основными процессами: периодическим с периодом год и квазипериодическим с нерегулярной чандлеровской частотой [1]. Частотный анализ колебаний полюса показывает наличие многочисленных колебательных составляющих с довольно небольшими амплитудами. Анализируя источники этих воздействий, надо обратить внимание на то, что Земля движется в составе Солнечной системы. Устойчивость этой системы обеспечивается гравитационными силами. Соответственно на Землю действуют многочисленные внешние гравитационные силы и моменты. Луна, как ближайший источник таких воздействий, движется по сложной траектории вокруг Земли. Тем не менее, из траектории Луны можно выделить основные составляющие этого движения, определяемые кеплеровскими элементами орбиты. Очевидно, что гравитационное воздействие Луны на колебания полюса Земли будет определяться в основном именно этими составляющими [2]. Для подтверждения работы этого гравитационного механизма необходимо выделить из траектории полюса колебания с такими периодами и фазами, которые были бы близки (совпадали) с характеристиками основных составляющих лунной орбиты. Исследование осложняется тем, что лунная орбита имеет квазипериодические параметры. В проведенном исследовании использовался ряд С01 данных наблюдений и измерений Международной службы вращения Земли. Обработка наблюдений осуществлялась на 122-летнем интервале, начиная с 1900 г. и до 2023 г. Из основных составляющих траектории Луны, определяющих пространственное движение, были выбраны обращение узла лунной орбиты и обращение перигея.

Ранее было показано, что долгопериодические лунные гармоники присутствуют в вариациях амплитуд чандлеровской и годичной составляющих [3, 4]. В данной работе с помощью численной обработки данных наблюдений С01 выделены квазистационарные гармоники с частотой обращения узла лунной орбиты (а также с удвоенной частотой) и с частотой обращения перигея.

Рис. 1 Сверху вниз: гармоника долготы восходящего узла Луны; выделенные гармоники с частотой обращения узла и удвоенная; изменение угла наклона плоскости лунной орбиты к экватору

Рис. 2 Сверху вниз: гармоника долготы перигея Луны; выделена гармоника с частотой обращения перигея

Найденные гармоники согласованы по фазе с положениями узла лунной орбиты и ее перигея. Это подтверждает наличие механизма гравитационного влияния Луны на колебания полюса Земли. Амплитуды этих гармоник показывают масштаб гравитационного воздействия со стороны Луны.

Литература

1) Akulenko L. D., Kumakshev S. A., Markov Yu. G. Model of the gravitational-tidal mechanism of exciting oscillations of the Earth's pole // Doklady Physics. 2005. Vol. 50, № 2. P. 106–111.

2) Kumakshev S. A. Gravitational-tidal model of oscillations of earth’s poles // Mechanics of Solids. 2018. Vol. 53, № 2. P. 159–163.

3) Perepelkin V. V., Rykhlova L. V., Filippova A. S. Long-perod variations in oscillations of the Earth’s pole due to Lunar perturbations // Astronomy Reports. 2019. Vol. 63, № 3. P. 238–247.

4) Perepelkin V. V., Rykhlova L. V., Soe W. Y. In-phase variations in the parameters of the Earth’s pole motion and the Lunar orbit precession // Astronomy Reports. 2022. Vol. 66, № 1. P. 80–91.