第1章衛星動力學研究的目標、問題和方法1

1.1介紹1

1.2天體力學——研究行星衛星動力學的基礎1

1.3研究行星衛星動力學的目標2

1.4天體力學和天體測量學的基本概念2

1.5根據觀測結果研究行星和衛星動力學的一般方法5

1.6必要觀測的特殊屬性7
第2章行星的衛星10

2.1行星的衛星——太陽系的天體10

2.2行星衛星的分類和命名法10

2.3海王星及其衛星海衛一的發現13

2.4冥王星衛星卡戎的發現史14

2.5有衛星的行星軌道參數和物理參數18

2.6行星衛星的軌道參數20

參考文獻22
第3章運動方程和分析理論25

3.1運動方程和坐標系25

3.2開普勒運動模型26

3.2.1開普勒運動的基本公式26

3.2.2橢圓軌道中的位置計算31

3.2.3橢圓軌道中的速度計算31

3.2.4橢圓軌道中坐標和速度關于開普勒根數的偏導數計算31

3.2.5關于非奇異根數（拉格朗日根數）的開普勒運動方程33

3.2.6拉格朗日根數應用舉例35

3.3非球形行星的引力函數35

3.3.1力函數展開35

3.3.2模型的引力和真實的引力36

3.4主衛星對行星遠距離衛星運動影響的近似38

3.5構建行星衛星運動模型的方法39

3.6基于兩個固定中心的廣義問題解的扁球形行星衛星運動模型40

3.7基于攝動法的行星衛星運動分析理論42

3.7.1攝動理論的一般原理42

3.7.2使用攝動理論方法分析真實天體的運動43

3.7.3中間軌道根數的方程式46

3.7.4用小參數法求解中間軌道根數方程51

3.7.5泊松法求解中間軌道根數方程53

3.8關于行星衛星中間軌道根數的攝動函數展開54

3.9行星衛星中間軌道根數攝動的確定57

3.10衛星軌道半長軸的常數攝動60

3.11進動橢圓模型63

3.12小偏心率軌道的攝動運動64

3.12.1問題的提出64

3.12.2構建一個圓形攝動運動模型65

3.12.3過渡到開普勒軌道根數66

3.12.4具有小偏心率的攝動運動中衛星吻切軌道的開普勒根數67

3.13行星衛星運動的建構分析理論71

3.13.1海王星的衛星海衛一的運動分析理論71

3.13.2木星近距離衛星的進動橢圓模型75

3.13.3考慮衛星間相互引力作用的大行星主要衛星的特殊解析理論77

3.14行星和衛星的粘彈性體潮汐對衛星軌道運動的影響78

3.14.1關于潮汐的影響78

3.14.2直角坐標系中的方程79

3.14.3求解直角坐標方程81

3.14.4轉換為開普勒根數微分方程88

3.14.5關于潮汐變形對衛星動力學影響的一些重要結論92

參考文獻94
第4章用數值積分方法構建衛星運動模型98

4.1求解天體運動方程的目的98

4.2運動方程數值積分方法的一般性質98

4.3常微分方程的龍格庫塔積分法101

4.4一種用數值積分法求解天體運動問題的算法102

4.5用埃弗哈特方法對常微分方程進行數值積分的計算程序說明103

4.6常微分方程數值積分的別利科夫程序106

4.7數值積分程序的測試和比較106

4.8用截斷切比雪夫級數逼近行星和衛星的直角坐標107

4.9數值積分問題與方法綜述：阿夫杰耶夫的專著108

參考文獻110
第5章行星衛星的觀測111

5.1觀測的一般原則111

5.2確定行星及其衛星相對觀測中心的位置112

5.3行星觀測112

5.4行星衛星的觀測114

5.5兩顆行星衛星的觀測114

5.6行星衛星觀測過程中角度值的測量116

5.7衛星之間角距和位置角的計算117

5.8衛星切向坐標的測定118

5.9通過互掩衛星的光度觀測確定行星兩個衛星的坐標差118

5.10關于行星衛星觀測測量值的結論120

5.11以雙星相互逼近時刻作為測量量120

5.12行星衛星地面觀測的方法與技術122

5.13行星衛星的觀測來源123

5.14行星衛星觀測的時間尺度和坐標系統124

參考文獻128
第6章建立基于觀測的天體運動模型129

6.1基于觀測的天體運動參數微分改進方法：*小二乘法的應用129

6.2解的弱條件性和模糊性136

6.3濾波算法綜述137

6.4測量量的計算及測量量對待估量的偏導數138

6.4.1計算的一般順序138

6.4.2三體問題中等時導數的微分方程,運動方程初始條件的改進140

6.4.3三體問題中等時導數的微分方程，擾動天體質量的改進142

6.4.4橢球行星衛星運動問題中等時導數的微分方程143

6.4.5站心角度測量的條件方程構造145

6.5設置觀測量和條件方程權值147

6.6殘差的統計特征149

6.7剔除粗略觀測150

參考文獻152
第7章通過對行星衛星相互掩星或日食的觀測獲得的天體測量數據153

7.1現象描述153

7.2獲取天文測量數據的方法155

7.3行星衛星相互掩星和日食的簡化模型157

7.4行星衛星相互掩星和日食的光度模型159

7.4.1一般光度特性159

7.4.2衛星互掩的光度模型160

7.4.3衛星日食的光度模型161

7.5行星衛星的光散射定律162

7.5.1洛梅爾塞利格光散射定律162

7.5.2用于光滑表面的Hapke光散射定律163

7.5.3粗糙表面的Hapke光散射定律163

7.5.4木星伽利略衛星的Hapke定律參數165

7.6衛星合成星盤光度特性166

7.7土星和天王星主要衛星相互掩星和日食的光度模型169

7.7.1土星主要衛星相互掩星和日食的光度模型169

7.7.2天王星主要衛星相互掩星和日食的光度模型170

7.8不同觀測類型的觀測精度171

7.9關于衛星相互掩星和日食期間的全球性觀測活動172

7.10提高天文測量結果準確性的困難172

7.11未來互掩互食現象的發生時間176

參考文獻178
第8章行星衛星星歷表的精度估計181

8.1決定星歷表精度的因素181

8.2基于蒙特卡羅方法獲取觀測誤差方差的星歷精度估計182

8.3通過使用“bootstrap”樣本改變觀測值的組成來估計星歷精度183

8.4通過運動參數變異法估計星歷的精度185

8.5主要行星遠距離衛星星歷的精度187

參考文獻190
第9章行星衛星的自轉191

9.1行星衛星自轉的一般特性191

9.2行星和衛星自轉的基本概念192

9.3海王星的自轉和海衛一的軌道193

9.4火衛一的自轉理論196

9.5木星的伽利略衛星、土星衛星和冥王星衛星的自轉198

9.6行星衛星的混沌自轉——土衛七的自轉199

參考文獻203
第10章行星衛星軌道的演化206

10.1各種因素對行星衛星軌道演化的影響206

10.2受行星扁率主要影響的衛星軌道演化206

10.3太陽引力作用下行星衛星軌道的演化208

10.3.1攝動函數的平均化208

10.3.2一個特例——希爾問題211

10.3.3希爾類型二次平均攝動函數在偏心率e和近心點幅角ω變化下的軌道

族類分析212

10.3.4希爾情形下雙平均攝動函數的時間軌道演化218

10.3.5構建的軌道演化理論在研究真實行星衛星動力學中的應用223

10.4行星衛星軌道演化的精細模型——數值分析法225

10.5在各種因素綜合影響下行星衛星軌道的演化226

10.6根據軌道演化的類型和性質對木星、土星、天王星和海王星等遠距離衛星

的軌道進行分類228

10.7行星遠距離衛星的軌道演化和交會229

10.7.1關于行星遠距離衛星軌道演化的現代知識229

10.7.2計算和檢測行星遠距離衛星的交會事件的問題231

10.7.3衛星軌道演化的一種解析描述232

10.7.4確定行星遠距離衛星軌道之間的*小距離233

10.7.5研究行星遠距離衛星軌道演化和交會的推薦網絡資源233

10.7.6計算衛星軌道之間*小距離的示例234

10.7.7結論236

10.8拉普拉斯拉格朗日長期攝動理論的改進236

參考文獻237
第11章行星衛星的物理參數242

11.1引言242

11.2行星衛星物理參數手冊243

11.3使用地面光度法在木衛一上探測火山243

11.4行星遠距離衛星物理參數的估計244

11.4.1行星遠距離衛星的特征244

11.4.2行星遠距離衛星可用光度數據綜述245

11.4.3行星遠距離衛星的光度模型247

11.4.4用光度法測定衛星的光度參數248

11.4.5確定衛星光度參數的原始數據和結果249

11.4.6不同作者所得結果的比較252

11.4.7關于行星遠距離衛星光度參數估計的結論254

11.5通過其他衛星的天體測量觀測確定木衛六的質量254

參考文獻258
第12章行星衛星運動的*新模型和信息資源261

12.1行星衛星運動理論和星歷的變體和版本變化261

12.2獲得行星衛星數據庫、運動模型和星歷的方式262

12.3MULTISAT星歷服務器功能266

12.4MULTISAT星歷服務器中的理論和模型269

12.5JPL星歷服務器中的理論和模型273

12.6虛擬天文臺中的行星衛星273

12.7基礎天文學標準274

參考文獻276
附錄279

附錄A行星的命名279

附錄B行星的軌道參數290

附錄C天體力學中的特殊函數300

附錄D時間標準304

附錄EC語言實現的Cholesky分解308

附錄F行星和天然衛星的自轉參數309

附錄G行星衛星的物理參數326