[論文レビュー] On the possibility of using Jason-1 in determining the Lense-Thirring effect

Lorenzo Iorio, Eelco Doornbos|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2004

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、LAGEOSおよびLAGEOS IIと組み合わせたJason-1のLense-Thirring効果測定への応用を評価し、ノードのみのLAGEOS-LAGEOS II組み合わせと、LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1の組み合わせを比較している。後者は低次数の偶数ゼオン調和項の周期的変化をキャンセルするが、Jason-1の非重力的摂動を導入する。一方、前者はキャンセルされないJ4およびJ6の周期的項に敏感であり、時間とともに増大する。

ABSTRACT

In this paper we discuss and compare a node-only LAGEOS-LAGEOS II combination and a node-only LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1 combination for the determination of the Lense-Thirring effect. The new combined EIGEN-CG01C Earth gravity model has been adopted. The second combination cancels the first three even zonal harmonics along with their secular variations but introduces the non-gravitational perturbations of Jason1. The first combination is less sensitive to the non-conservative forces but is sensitive to the secular variations of the uncancelled even zonal harmonics of low degree J4 and J6 whose impact grows linearly in time.

研究の動機と目的

• 衛星レーザー測距を用いたLense-Thirring効果の測定において、Jason-1データの利用可能性を評価すること。
• ノードのみの軌道組み合わせとして、LAGEOS-LAGEOS IIとLAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1の2通りを比較すること。
• キャンセルされない偶数ゼオン調和項の周期的変化（J4, J6）がLense-Thirring効果の推定精度に与える影響を評価すること。
• Jason-1の非重力的摂動がフレームドレーニング測定に与える影響を定量化すること。

提案手法

• 地球重力場の精度を向上させるために、EIGEN-CG01C地球重力場モデルを採用すること。
• ノードのみの組み合わせ法を用いて、軌道摂動からLense-Thirring効果を分離すること。
• LAGEOS、LAGEOS II、Ajisai、およびJason-1の衛星データを組み合わせ、低次数の偶数ゼオン調和項およびその周期的変化をキャンセルすること。
• 最初の組み合わせにおけるキャンセルされないJ4およびJ6の周期的変化に対する残存感度を分析すること。
• 2番目の組み合わせにおいて、重力場誤差の低減とJason-1による非保存的力モデル化の増大とのトレードオフを評価すること。
• 軌道力学的手法を用いて、他の摂動からLense-Thirring歳差信号を分離すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LAGEOSおよびLAGEOS IIと組み合わせたJason-1データは、Lense-Thirring効果推定の精度を向上させ得るか？
• RQ2 LAGEOS-LAGEOS IIの組み合わせにおいて、キャンセルされないJ4およびJ6の周期的変化は、Lense-Thirring効果の決定にどのように影響を与えるか？
• RQ3 Jason-1の非重力的摂動は、組み合わせ解におけるLense-Thirring信号に、どの程度悪影響を及ぼすか、または歪めを引き起こすか？
• RQ4 Jason-1の組み込みにより、低次数の偶数ゼオン調和項の周期的変化が効果的にキャンセルされるか？
• RQ5 ノードのみの組み合わせ法は、フレームドレーニング測定における系統的誤差をどのように軽減するか？

主な発見

• LAGEOS-LAGEOS IIの組み合わせは非保存的力にあまり敏感ではないが、特にJ4およびJ6のキャンセルされない周期的項に脆弱であり、時間とともに増大する。
• LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1の組み合わせは、最初の3つの偶数ゼオン調和項およびその周期的変化を効果的にキャンセルした。
• Jason-1の組み込みにより、非重力的摂動がLense-Thirring推定の精度に影響を与える。
• J4およびJ6の周期的変化は、最初の組み合わせにおいてLense-Thirring推定に線形的に増大する影響を及ぼす。
• 2番目の組み合わせは重力場関連の系統的誤差を低減するが、Jason-1の非保存的力に起因する新たな課題を生じる。
• EIGEN-CG01C重力場モデルは、両方の組み合わせにおいて地球重力ポテンシャルの不確実性を最小限に抑えるために不可欠である。