JPL Ephemeriden: Wirkung von Saturn, Uranus und Neptun

Laut Folkner (Folkner et al., 2014, The Planetary and Lunar Ephemerides DE430 and DE431, IPN Progress Report 42-196 • 15. Februar 2014) berücksichtigen JPL-Ephemeriden die folgenden Effekte:

Die modellierten Beschleunigungen von Körpern aufgrund von Wechselwirkungen von Punktmassen mit dem Gravitationsfeld nichtkugelförmiger Körper umfassen: (a) die Wechselwirkung der zonalen Harmonischen der Erde (bis vierten Grades) und der Punktmasse Mond, Sonne, Merkur, Venus, Mars , und Jupiter; (b) die Wechselwirkung zwischen den zonalen, sektoralen und tesseralen Harmonischen des Mondes (bis zum sechsten Grad) und der Punktmasse Erde, Sonne, Merkur, Venus, Mars und Jupiter; (c) die zonale Harmonische zweiten Grades der Sonne (J2), die mit allen anderen Körpern interagiert.

Auf der Website von JPL Horizons heißt es jedoch, dass die Auswirkungen von 8 Planeten berücksichtigt werden.

Frage: Berücksichtigen Ephemeriden von JPL Horizons die Auswirkungen von Saturn, Uranus und Neptun?

ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report/42-196/196C.pdf scheint der Link zu sein, wenn jemand das Originaldokument lesen möchte
Dieser Text erscheint in einem sehr spezifischen Abschnitt des Dokuments mit dem Titel „Point Mass Interaction with Extended Bodies“. Da die Erde nicht kugelförmig ist (sie ist näher an einem Ellipsoid), ist die Schwerkraft des Mondes dort stärker, wo der Mond näher ist, sodass der Gravitationseffekt des Mondes nicht modelliert werden kann, indem Erde und Mond als Punktmassen behandelt werden. Anscheinend dehnen sie dies bis zum Jupiter aus, aber nicht bis zum Saturn. Ich vermute, dass Saturn weit genug entfernt ist, dass er als Punktmasse behandelt werden kann. Für die allgemeinen Umlaufbahnen werden alle 8 Planeten + Pluto (+ mehr) berücksichtigt.
Für die Positionen, wie auf Seite 2 vermerkt „Störungen von 343 Asteroiden wurden in das dynamische Modell aufgenommen“, ist es also viel vollständiger.
@barrycarter Ich habe nicht verstanden. Für die Positionen nehmen sie die Planeten als Punktmassen, aber bis zum Jupiter berücksichtigen sie auch die Abflachung?
Ich könnte mich selbst falsch verstehen, aber: Die Gravitationswirkung von Jupiter variiert leicht, je nachdem, wo auf der Erde Sie sich befinden. Dies hat einen Effekt auf die Erde, der etwas anderes bewirkt, als nur den Massenmittelpunkt zu verschieben. Dies sind die Effekte, die sie berücksichtigen.
Das ist eine wirklich interessante Diskussion! In diese Antwort habe ich sehr ungefähre Korrekturen für Nicht-Punkt-Masse-zu-Punkt-Masse-Effekte aufgenommen. Ich habe nur selektiv das J2 der Sonne für Merkur und das J2 der Erde für den Mond "eingeschaltet", weil meine numerische Genauigkeit gering war, aber diese Referenzen behandeln das Einschalten von mehr J2 und auch einige Multipolmomente höherer Ordnung.

Antworten (1)

Die Bewegungsgleichungen für die Bewegung von Körpern im Sonnensystem, die dann an die Beobachtungsdaten von Positionen und Entfernungen angepasst werden, um die Ephemeriden bereitzustellen, umfassen eine verschachtelte Reihe von Effekten, die zunehmend subtilere und kleinere Effekte erklären.

Wie in der Dokumentation für DE430 und DE431 und der Einführung in Abschnitt III beschrieben, sind dies:

  1. die grundlegende N -Körper-Gravitationsanziehung zwischen allen Körpern, die als Punktmassen behandelt werden
  2. die Wirkungen der nichtsphärischen Abflachung der Sonne (ihre Figur , wie sie beschrieben wird) auf die anderen Körper des Sonnensystems
  3. die Auswirkungen der statischen asphärischen Form von Erde und Mond aufeinander und auf die Planeten Merkur bis Jupiter
  4. die Auswirkungen der zeitveränderlichen Form (Gezeiten), die von der Sonne und dem Mond auf die Erde auf die Umlaufbahn des Mondes zurückgebracht werden.

Für 1. ist dies eine verallgemeinerte Version der klassischen Kraft/Beschleunigung durch 2 Körper F = G M 1 M 2 R 2 (z. B. wie in diesen Kursnotizen ), aber um mehrere (N) Körper erweitert ( Newtonsche N-Körper-Bewegungsgleichungen ) und über die Auswirkungen der Newtonschen Gravitation hinaus verallgemeinert, um die Einbeziehung der Allgemeinen Relativitätstheorie zu ermöglichen ( die sogenannte parametrisierte Post-Newtonsche (PPN) metrisch). Diese Beschleunigung auf einem bestimmten Körper wird über alles andere summiert: die Sonne, der Mond, die Planeten Merkur bis Pluto und die 343 größten Asteroiden. Hier also die Aussage, die Sie zitieren

Auf der Website von JPL Horizons heißt es jedoch, dass die Auswirkungen von 8 Planeten berücksichtigt werden.

kommt daher, da alle Planeten (und mehr) in den Grundgleichungen von Kraft/Beschleunigung enthalten sind.

Zusätzlich zu den Grundgleichungen aus 1. sind die Wirkungen von nicht kugelförmigen, nicht punktförmigen Körpern enthalten, wie sie in Abschnitt III B ausführlich beschrieben sind und die Sie in Ihrer Frage zitieren. Diese Effekte sind:

  1. die nicht-kugelförmige Erde (bis zum 4. Grad in der sphärischen harmonischen Ausdehnung der nicht-kugelförmigen Erde) auf dem Mond, der Sonne, den Planeten Merkur - Jupiter (alle als Punktmassen behandelt)
  2. der nichtkugelförmige Mond (bis 6. Grad) auf der Erde, die Sonne, die Planeten Merkur - Jupiter (alle als Punktmassen behandelt)
  3. die Wirkung der Abflachung der Sonne zweiter Ordnung auf alles andere

Diese Effekte werden viel kleiner sein als der Hauptgravitationseffekt von 1. Zum Beispiel müssen wir sehr selten die berücksichtigen J 2 Effekt der Erde bei der Berechnung der Effekte auf erdnahen Objekttrajektorien und dies ist der größte der nicht-sphärischen Effekte (die höheren Harmonischen sind noch schwächer). Ein zusätzliches Problem ist, dass wir keine sehr guten Gravitationsdaten haben, die höhere Harmonische für die äußeren Planeten aufzeigen würden, da diese normalerweise nur von nahe umlaufenden Raumfahrzeugen gemessen werden können und Uranus, Neptun und Pluto nur kurze entfernte Vorbeiflüge erhalten haben. (Ich vermute, dass basierend auf den „Grand Finale“-Umlaufbahnen der Raumsonde Cassini zusätzliche Gravitationsdaten für Saturn herauskommen könnten, aber dies wird wahrscheinlich noch auf der Grundlage dieser Zusammenfassungen bearbeitet .)

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