天體形狀和自轉理論

天體形狀和自轉理論，研究各種類型的天體在內外引力作用下自轉時的平衡形狀，以及自轉軸在空間和天體內部變化規律的理論。

基本介紹

• 中文名：天體形狀和自轉理論
• 所屬學科：天體力學

1825年天體力學奠基完成時已建立。當時主要以大行星為背景，研究流體在自引力和自轉離心力作用下的平衡形狀問題。19世紀已得到很多重要結果，如在一定條件下旋轉橢球體（又稱為馬克洛林體）、三軸橢球體（Jacobi體）、梨狀體可成為平衡形狀。這些結果在後來討論行星、恆星和星系的形狀問題中都要用到。20世紀50年代以後，由於觀測技術、航天技術、地球科學和天文學的迅速發展，天體形狀和自轉的研究內容和深度都有巨大的進展。地球的形狀和自轉　人造地球衛星上天后，可用幾何方法和動力學方法測量地球地面的精確形狀，還能精確測定地球的內部結構。由此建立了空間大地測量學，並得到廣泛的套用。原子鐘出現後，為研究地球自轉提供了更客觀的標準。現在已能精確了解地球自轉速率的變化情況，有如隨時間不斷減慢的長期變化，以及周年變化、半年變化、季節變化等，而且常有突變。這些觀測結果為建立更精確的地球模型奠定了基礎。現已不再用剛體地球模型討論地球自轉，而是用彈性加上黏滯的所謂滯彈體。討論地球自轉軸方向變化情況有專門研究領域。地極移動研究地球自轉軸在地球體內的變化；歲差和章動研究地球自轉軸在空間中的變化。由於觀測精度很高，現在正用有關地球自轉的觀測結果反推地殼的變動和地球的內部結構，以及大氣層的活動，為地震和氣象服務。行星、月球、衛星的形狀和自轉　航天探測器已得到大量的觀測資料，有條件對這些天體的自轉、形狀和內部結構進行深入研究，為此建立起新的研究領域——行星動力學：主要用動力學方法研究這些天體的形狀、內部結構和自轉。到現在已建立起月球、金星、火星的形狀和內部結構的動力學模型；其他大行星和質量大的衛星形狀已能較精確地測定。行星、月球和衛星的自轉已開始用動力學方法進行研究，如水星、月球的自轉周期和在軌道上的公轉周期相等，可用共振理論來解釋，這是軌道–自轉間的共振問題。金星的情況更特殊，自轉周期是224日，公轉周期則為243.6日，這裡也有微弱的共振，它對公轉軌道或自轉的影響如何，還有待深入研究。在廣義相對論框架下，已證明自轉和公轉之間有相互影響，這是自轉理論中的新課題。