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gezeiten der festen erde
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Bestimmung von Love-Zahlen und FCN-Periode aus VLBI-Daten
Kurzfassung
Die Gravitationswirkung der Sonne und des Mondes auf die Erde verursacht eine Deformation der Erdoberfläche, die täglich bis zu mehreren Dezimetern in der vertikalen Richtung betragen kann. Die Verschiebung der Erdoberfläche ist eine Funktion der sog. Love-Zahlen (vertikale Richtung) und der Shida-Zahlen (horizontale Ebene). Bei den heutigen hohen Genauigkeitsanforderungen der Geodäsie müssen die Love- und Shida-Zahlen in komplexer Form angegeben werden, wobei der imaginäre Teil die Anelastizität des Erdmantels ausdrückt. Außerdem muss man die einzelnen Tiden innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder unterscheiden. Andererseits ermöglichen die hochgenauen Weltraumverfahren der Geodäsie, wie z.B. die Very Long Baseline Interferometry (VLBI), Informationen über die geophysikalischen Parameter aus den Beobachtungen abzuleiten und damit die theoretischen Modelle zu validieren. In der vorliegenden Arbeit werden die Love-Zahlen der zwölf täglichen Tiden aus einer Gesamtlösung aller geeigneten VLBI-Daten aus 27 Jahren (1984.0 - 2011.0) geschätzt. Außerdem wird eine direkte Schätzung der Free Core Nutation (FCN)-Periode aus den VLBI-Daten präsentiert. Die FCN verursacht auf einer Seite durch ihre Resoz mit der Gezeitenkraft eine starke Frequenzabhängigkeit der Love- und Shida-Zahlen im täglichen Bereich, auf der anderen Seite ist ihre Wirkung in der quasiperiodischen Bewegung des Celestial Intermediate Pole im himmelsfesten Referenzrahmen sichtbar. Unter Berücksichtigung beider Phänomene in einem globalen Ausgleich der VLBI-Daten wurde ein Wert von -431.18 ± 0.10 Sterntagen für die FCN-Periode bestimmt.
Abstract
The gravitational attraction of the Moon and the Sun causes deformation of the Earths surface which can reach several decimetres in vertical direction during a day. The displacement is a function of the so-called Love numbers (vertical direction) and Shida numbers (horizontal plane). Due to the present accuracy of the VLBI measurements the parameters have to be specified as complex numbers, where the imaginary parts describe the anelasticity of the Earths mantle. Moreover, it is necessary to distinguish between the single tides within the various frequency bands. On the other hand, the increasing accuracy of the space geodetic techniques, such as Very Long Baseline Interferometry (VLBI), allows access to these parameters in the theoretical models and provides possibilities to validate them directly from the measured data. In this work Love numbers of twelve diurnal tides included in the solid Earth tidal displacement modelling are estimated directly from 27 years of VLBI measurements (1984.0 - 2011.0). Furthermore, the period of the Free Core Nutation (FCN) is computed which shows up in the frequency-dependent solid Earth tidal displacement as well as in a nutation model describing the motion of the Earths axis in space. The FCN period in both models is treated as a single parameter and its estimated value is -431.18 ± 0.10 sidereal days.
Die Gravitationswirkung der Sonne und des Mondes auf die Erde verursacht eine Deformation der Erdoberfläche, die täglich bis zu mehreren Dezimetern in der vertikalen Richtung betragen kann. Die Verschiebung der Erdoberfläche ist eine Funktion der sog. Love-Zahlen (vertikale Richtung) und der Shida-Zahlen (horizontale Ebene). Bei den heutigen hohen Genauigkeitsanforderungen der Geodäsie müssen die Love- und Shida-Zahlen in komplexer Form angegeben werden, wobei der imaginäre Teil die Anelastizität des Erdmantels ausdrückt. Außerdem muss man die einzelnen Tiden innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder unterscheiden. Andererseits ermöglichen die hochgenauen Weltraumverfahren der Geodäsie, wie z.B. die Very Long Baseline Interferometry (VLBI), Informationen über die geophysikalischen Parameter aus den Beobachtungen abzuleiten und damit die theoretischen Modelle zu validieren. In der vorliegenden Arbeit werden die Love-Zahlen der zwölf täglichen Tiden aus einer Gesamtlösung aller geeigneten VLBI-Daten aus 27 Jahren (1984.0 - 2011.0) geschätzt. Außerdem wird eine direkte Schätzung der Free Core Nutation (FCN)-Periode aus den VLBI-Daten präsentiert. Die FCN verursacht auf einer Seite durch ihre Resoz mit der Gezeitenkraft eine starke Frequenzabhängigkeit der Love- und Shida-Zahlen im täglichen Bereich, auf der anderen Seite ist ihre Wirkung in der quasiperiodischen Bewegung des Celestial Intermediate Pole im himmelsfesten Referenzrahmen sichtbar. Unter Berücksichtigung beider Phänomene in einem globalen Ausgleich der VLBI-Daten wurde ein Wert von -431.18 ± 0.10 Sterntagen für die FCN-Periode bestimmt.
Abstract
The gravitational attraction of the Moon and the Sun causes deformation of the Earths surface which can reach several decimetres in vertical direction during a day. The displacement is a function of the so-called Love numbers (vertical direction) and Shida numbers (horizontal plane). Due to the present accuracy of the VLBI measurements the parameters have to be specified as complex numbers, where the imaginary parts describe the anelasticity of the Earths mantle. Moreover, it is necessary to distinguish between the single tides within the various frequency bands. On the other hand, the increasing accuracy of the space geodetic techniques, such as Very Long Baseline Interferometry (VLBI), allows access to these parameters in the theoretical models and provides possibilities to validate them directly from the measured data. In this work Love numbers of twelve diurnal tides included in the solid Earth tidal displacement modelling are estimated directly from 27 years of VLBI measurements (1984.0 - 2011.0). Furthermore, the period of the Free Core Nutation (FCN) is computed which shows up in the frequency-dependent solid Earth tidal displacement as well as in a nutation model describing the motion of the Earths axis in space. The FCN period in both models is treated as a single parameter and its estimated value is -431.18 ± 0.10 sidereal days.
Keywords/Schlüsselwörter
Love- und Shida-Zahlen Gezeiten der festen Erde Free Core Nutation Radiointerferometrie auf langen Basislinien
Love- und Shida-Zahlen Gezeiten der festen Erde Free Core Nutation Radiointerferometrie auf langen Basislinien
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VGI_201421_Krasna.pdf
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