李正心(中國科學院上海天文台研究員)

李正心，1935年9月22日生於上海市盧灣區，是名天文學家、測量學家。將地球自轉參數的數據歸算從空間域擴展到時間空間域，顯著地提高了其測定的精度。對鉛垂線變化進行了創造性的研究，為地震的預測、預報提供了新的思路。另有烹飪師李正心等同名人物。

基本介紹

• 中文名：李正心
• 出生地：上海市盧灣區
• 出生日期：1935年9月22日
• 職業：天文學家、測量學家

簡介

李正心，1935年9月22日生於上海市盧灣區。他的祖父李維格，早在19世紀80年代就接觸西學，後留學游

歷英、美、日等國10年；歸國後辦學、辦報，“與梁啓超、汪康年一起寫文章宣傳‘變法’，名揚一時”；後投身實業，曾先後主持漢陽鐵廠和漢冶萍煤鐵廠礦有限公司，“成為發展我國近、現代冶金事業的奠基人，開拓者和帶頭人”中主要的一個（《中國科學技術專家傳略》工學編冶金卷，中國科學技術出版社，1995）。他在一次演說中呼籲發展我國冶金事業，“拯中原於塗炭，登億兆於康莊”。李正心的父親（美國西北大學法學博士）、母親（美國伊利諾衣大學文學碩士）以及兩位伯父、兄姐等都是留學生，都學成歸國報效祖國，這已成為他家三代人的共同心愿。

李正心

個人經歷

少小立志

和他的先輩一樣，李正心很早就有獻身科學振興中華的志向。他自幼聰穎好學，善於思考，學習成績一貫名列前茅。為以後從事科技工作打下了紮實的基礎。

求學生涯

1953年10月，李正心進入中國人民解放軍測繪學院。五年學習的成績幾近全優。他在畢業設計中推導出的新公式，經國家測繪總局和總參測繪局審定後列入測量規範，在全國推廣使用。

李正心於1958年10月畢業後留校任教，不久後因他的“海外關係”，就再也沒有機會接近科研任務，但在搞好教學工作的同時他仍堅持學術研究。據此他發表論文近10篇，專著一部。

測繪學院被撤銷後他於1970年初復員回到上海。在工廠工作的四年中他仍不忘專業。1974年6月他如願進入中國科學院上海天文台，從事天體測量研究工作。由於他學過天文測量，且已對測量學有了較深的造詣，很快就在研究工作上取得了進展。

科研工作

中國科學院在1976年組織了一個“極移會戰組”專門研究1949年以來的地極運動，以供我國大地測量整體平差工作之需。李正心參加了這項研究工作。其時正值黨中央一舉掃除了禍國殃民的“四人幫”，科學事業受摧殘的那種情景一去不復返了！科學的春天到來了！李正心決心趁年富力強的時候為人民作出更多的貢獻。他將研究重點放在緯度非極變化這一問題上。經過反覆實踐，李正心開始懂得要解決這個難題一定要打破陳規，一定要從基本的思路上去突破。1979年他開始萌發了將觀測數據的歸算從空間域擴展到時間空間域的這一新構想。

“特殊點”概念

對用光學天文技術得到的長期極移軌線的可信性問題，李正心提出了一種前所未見的“特殊點”概念，即軌線中有一些點（特殊點）是基本可信的，其他的點則混有因地球全球性變形所致的誤差。

作為我國派出的進修生，李正心於1981年底到達法國，在巴黎天文台工作了兩年半時間。在國際時間局局長Guinot博士的指導下，李正心將他的在時間空間域進行歸算的構想付諸實踐，成功地重新歸算了1962～1982年的地球自轉參數，並顯著地提高了結果的精度。由於這一項創新且出色的研究成果，李正心於1984年6月20日獲得了法最高學位——國家科學博士。

地球自轉參數的重新歸算

李正心於1984年10月回到上海天文台。他的“地球自轉參數的重新歸算”獲得中國科學院科技進步一等獎（1986）。國家科委批准他為“突出貢獻中青年科技專家”（1986）。

在重新歸算地球自轉參數這項研究的基礎上，李正心憑著對科研的迷戀與不懈的努力，對一系列有關的課題進行了深入研究，如主章動常數，全球板塊運動，多種技術觀測的綜合解算，差分濾波器等，為進一步發掘天文技術的潛力作出了貢獻。與此同時他對上海天文台的研究生工作在學術上加以指導，在學位課程的設定上提出抓好三個工作環節（招生選題答辯）等，起了積極的推動作用。

作為中國天文界惟一的成員，李正心參加了國際天文學聯合會（IAU）的IAU Working Group for Earth Rotation in the Hipparcos Reference Frame（1988～1997），為國內外資料和學術的交流作了大量的工作。

對研究鉛垂線長期變化的可能性進行探討

1991年國際天文學聯合會（IAU）和國際大地測量協會（IAG）相繼通過決議要求上海天文台繼續收集天文時緯觀測資料並“對研究鉛垂線長期變化的可能性進行探討”。IAG還為此成立了專門研究組IAG SSG 5.146“Processing of Optical Polar Motion in View of Plumb Line Variation”，並來函要求李正心參加且作出主要的貢獻。從此李正心將研究重點轉到對鉛垂線變化的研究上來了。

李正心證明了緯度公共Z項與日長變化△LOD、南海濤動指數SOI在年際變化頻段顯著相關，因而揭示了鉛垂線存在低頻變化的可能性。在對全球10個主要緯度站的非極變化進行了研究後更加具體地提出了這種可能性。通過對波蘭華沙技術大學天文、重力測量兩種技術1976～1996年平行觀測的研究分析，確認了幅度達0″.01～0″.02的鉛垂線低頻變化，及用這兩種技術對它實際測定的可能性。李正心等還在滇西重力測量網的資料分析中發現在1996年麗江7.0級地震發生前後存在0″.1的鉛垂線變化。李正心還測量了該地區的大地水準面變化，發現在地震前兩個月，震中附近的大地水準面隆起了3cm，震後則恢復原狀。

國際學術界對李正心的有關研究給予很好的評價。在1995 年國際大地測量協會第21屆全會上選舉他為該協會專門研究組IAG SSG5.175 Interannual Variations of the Vertical and Their Interpretation的主席。在1999年於英國伯明罕大學舉行的第22 屆全會上選舉他為國際大地測量協會的Fellow.

簡歷

1935年9月22日 出生於上海市盧灣區。

1941～1947年 在上海中西女中第二國小學習。

1947～1953年 在上海聖芳濟中學學習。

1953～1958年 在北京測繪學院學習。

1958～1959年 任總參測繪局第四地形隊測量員。

1959～1970年 任北京測繪學院教員。

1970～1974年 任上海醫用電子儀器廠技術員。

1974～1981年 任中國科學院上海天文台助理研究員。

1982～1984年 在巴黎天文台進修及工作，於1984年6月20日獲法國國家科學博士學位。

1985～1988年 任中國科學院上海天文台副研究員。

1988～1996年 任中國科學院上海天文台研究員。

1995～1999年 任國際大地測量協會（IAG）專門研究組Special Study Group 5.175 Interannual Variations of the Vertical and Their Interpretation的主席。

1999年在7月 舉行的國際大地測量協會（IAG）第22次全會上被選舉為國際大地測量協會的Fellow。

科技成就

緯度非極變化與長期極移軌線的特殊點

地球的極點不是固定不動的。它的活動可分為兩類：繞中心的轉動和中心自身的運動。前者的半徑並不固定，但不超過20m，周期為一年多；後者（長期極移）的速度極慢，一年只有幾個厘米。

地極的運動（極移）反映在世界各地天文緯度的變化（緯度的“極性變化”）上。但是，實際觀測到的緯度變化還存在著一種與此無關的成分，即緯度的非極性變化。觀測星表、天文常數、物理模型的誤差，所在地鉛垂線的變化，大氣異常折射等，都會產生緯度觀測值的非極性變化，進而影響計算得到的地極坐標，使極移軌線失真。

李正心對緯度非極變化及其對長期極移測量的影響作了一系列的探討，如緯度非極變化長周期項（1975，1977，1979），它對長期極移的影響（1978，1980），它的地區性問題（1981）和長期極移的顯著性問題（1982）。值得注意的是他對用光學天文技術得到的長期極移結果的觀點。

由於長期極移每年只有幾個厘米，天文技術能否對這樣精細的現象給出可信的測量結果從來是一個有爭論的問題。在20世紀70年代後期，我國天文界在討論我國大地測量該如何使用長期極移軌線時又一次提到了這個問題。因為發現計算得到的長期極移結果並不穩定，它會因參加解算台站的數量，或台站的組成的不同而不同，有時甚至會有看似迥然不同的計算結果。對這樣的長期極移結果該不該去用它？又該用哪一種呢？對此，李正心根據他的研究提出了一個前所未有的論點，即“特殊點”的存在。他證實了看似不同的幾種長期極移軌線之間實際上有其相同之處。在1949～1973年間，存在幾個特殊的時刻（如1952年中，1957年初，1960年中，1968年左右），此時各不同長期極移軌線相應的這幾個點（即特殊點）所構成的折線軌線卻是基本相同的。所以，對光學天文技術得到的長期極移結果不應全部否定，至少可對這些特殊點有信心。因為不管所用台站的數量或其組成有什麼變化，它們的相對坐標仍是穩定的。因此，它們所反映的長期極移基本走向應該是可信的。

根據星組未知數測定板塊運動

自從魏格納於1912年提出大陸漂移學說以來，人們一直試圖用天文技術來證實這一學說，但是一直未有明確的結論。直到1976年，國際時間局還在給出大西洋兩岸在靠攏的相反數據。

李正心利用重新歸算地球自轉參數中得到的星組未知數對此作了研究。星組未知數中的值，包含了星組自行誤差和台站坐標變化率這兩種成分。假設星組自行誤差為偶然誤差，那么同一台站在緯度或經度方向所有的值的平均值就可以被視為台站在這一方向坐標變化率的測量值。根據全球各地在這種坐標變化率，各有關板塊的絕對運動和它們之間的相對運動就可以計算出來。

李正心給出了天文技術對全球主要板塊運動的測定結果（1988，1989）。說明在改進了歸算方法以後，天文技術的結果還是能與其他技術的測量結果相符合的。如以大西洋兩側的板塊為例，天文技術表明北美、歐亞兩大板塊在分離，其速率為每年3.8cm（指北緯40°～60°地帶）。與其他技術的結果（每年1～4cm）相符。

鉛垂線低頻變化的測量

國際天文學聯合會（IAU）、國際大地測量與地球物理學聯合會（IUGG）1991年夏在阿根廷、維也納分別召開的第21次、20次全會上相繼通過決議，要求中國科學院上海天文台“繼續收集全球光學天文時緯測量資料，對研究鉛垂線長期變化的可能性進行探討”，並在國際大地測量協會（IAU）成立了專門研究組IAG SSG 5.146：“Processing of Optical Motion in View of Plumb Line Variation”。該專門研究組主席P.Paquet教授來函邀請李正心參加，並希望他能“作出主要的貢獻”。從此，李正心將主要精力轉到了鉛垂線變化的研究上來。

Z項的低頻變化是各台站緯度非極低頻變化的一種平均，既然已發現它與△LOD、SOI有相關，那么理應對一個台站的緯度非極變化也進行類似的研究。由於此時（90年代）地極坐標已完全由空間新技術所提供，一個台站的緯度觀測殘差是其非極變化的真實反映，依此而做的分析已不再會有疑問。

李正心對全球較為重要的十個緯度站的緯度非極變化進行了研究，其中包括國際緯度服務（ILS）的五個緯度站，華盛頓海軍天文台的照相天項筒（1995）和日本Mizusawa的四架測緯儀器（1996）。結論是這十架天文儀器的緯度非極變化在年際變化頻段都存在著波動，其幅度約為0″.01～0″.02，且都與南海濤動指數SOI呈顯著相關關係，但各地的相位差有所不同。

在美國國家科學基金（NSF）的支持下，李正心兩次赴美國德州大學進行合作研究，利用美國的大氣資料對華盛頓海軍天文台上空的大氣異常折射作了具體的計算。結果否定了上述的低頻變化是由大氣異常反射所致的這一種可能性。

迄今的研究結果都在說明鉛垂線低頻變化的存在。當然，要確認這一點還應該有另外的證據。