Titelaufnahme

Titel
Die Berechnung des momentanen Erdrotationsvektors aus VLBI- und Ringlaserdaten / Lucia Plank
VerfasserPlank, Lucia
Begutachter / BegutachterinSchuh, Harald ; Mendes Cerveira, Paulo Jorge ; Haas, Rüdiger
Erschienen2008
UmfangVIII, 71 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2008
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprachen
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Erdrotation / Erdrotationsvektor / Polbewegung / Ringlaser / CIP / IRP
Schlagwörter (EN)Earth's Rotation / Instantaneous Rotation Pole / Polar Motion / Ringlaser / CIP / IRP
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-27510 Persistent Identifier (URN)
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Die Berechnung des momentanen Erdrotationsvektors aus VLBI- und Ringlaserdaten [6.9 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Mit den heute üblichen Methoden zur Messung der Erdrotation, vor allem die VLBI, wird für gewöhnlich ein Punkt als Pol bestimmt, der in Wirklichkeit kein echter Pol ist. Der so genannte CIP wird durch Definitionen festgelegt, die aus Gewohnheit und Tradition willkürlich gewählt worden sind und nicht auf theoretischen Überlegungen zu den tatsächlichen Bewegungen beruhen. Seit einigen Jahren haben die Ringlaser als inertiale Messverfahren eine Genauigkeit und Stabilität erreicht, mit denen aus ihren Messungen auf Schwankungen der Erdrotation geschlossen werden kann. Diese beziehen sich allerdings auf den Erdrotationsvektor, welcher die tatsächliche Drehachse des Erdkörpers repräsentiert. Will man die mit beiden Messverfahren erzielten Ergebnisse vergleichen, so müssen sie auf denselben Pol bezogen sein. In der vorliegenden Diplomarbeit wird zuerst der Unterschied zwischen dem herkömmlich bestimmten Pol und dem Erdrotationsvektor dargelegt und die unterschiedlichen Schwankungen der Erdrotation in Form von Polbewegung und Änderung der Tageslänge aufgezählt und erklärt.

Nach der theoretischen Einleitung wird im Hauptteil eine Möglichkeit präsentiert, aus z. B. durch VLBI bestimmten Erdorientierungsparametern den Erdrotationsvektor zu berechnen und gegebenenfalls mit den Zeitreihen des Ringlasers vergleichen zu können. Dabei handelt es sich um ein MATLAB-Programm, das sowohl von der Funktionsweise als auch vom Formalismus her ausführlich beschrieben wird. Durch die Implementierung des Präzessions-/Nutationsmodells IAU 2000A, des Modells der ozeanischen Gezeiten von Eanes, jenes für die Polgezeiten, sowie der Berechnung der Oppolzerterme nach Brzezinski, kann das Programm sehr vielseitig eingesetzt werden. Ein Auszug davon ist im dritten Teil der Arbeit zu finden. Es werden u.

a. (1) berechnete Oppolzerterme mit den Werten aus dem Modell verglichen, (2) die frequenzabhängige Umrechnungsfunktion beim Übergang vom CIP auf den wahren Rotationspol überprüft, (3) hochauflösende VLBI Messdaten aus CONT02 und CONT05 ausgewertet, sowie (4) eine Zeitreihe des Ringlasers aus dem Jahr 2006 mit mittels dem Programm berechneten Werten für die Erdrotation verglichen.

Diese Diplomarbeit zeigt die Vorteile für eine Auswertung von subtäglichen Variationen der Erdrotation beim Übergang vom üblichen CIP auf den wahren Rotationspol und welche tragende Rolle der Ringlaser hier als alternatives Messmedium übernehmen kann.

Zusammenfassung (Englisch)

Today's commonly used techniques for measuring the earth's rotation define a pole that in reality doesn't represent a real pole.

The Very Long Baseline Interferometry (VLBI) falls into that category.

The so called Celestial Intermediate Pole (CIP) arises out of habit and tradition and without any theoretical foundation. In the last few years ringlasers reached a precision and stability to enable measurements of the earth's rotation. However, the ringlaser is sensible for movements of the rotation vector, which represents the real rotation axis of the earth. To compare results from both techniques, they have to be referred to the same pole.

This thesis starts with a demonstration of the differences between the commonly used CIP and the instantaneous rotation pole (IRP). It gives a simple and clearly arranged overview on the different variations of the earth's rotation divided into polar motion and length of day (LOD).

After introducing the theoretical background, the main part deals with the solution of calculating the rotation vector and combining earth orientation data obtained by the two completely different measuring techniques, the VLBI and the ringlaser. This is done by a routine written in MATLAB, which is described in detail concerning functionality and formalism. With the implementation of the common models, such as the precession-/nutation model IAU 2000A, the ocean tides model by Eanes, the model for gravitational tides in polar motion and Brzezinski's model to calculate the Oppolzer terms, the program can be used in different ways. A short insight in this variability is given in the third part of this work. The reader can find (1) a comparison of the Oppolzer terms, calculated once with the model and once with the program, (2) an examination and verification of the mathematical formula used to calculate the different amplitudes of polar motion when changing from the CIP to the IRP, (3) results achieved with high resoluted data from the VLBI CONT02 and CONT05 campaigns and (4) a comparision of earth orientation data obtained from ringlaser measurements of the year 2006 with those calculated by the program.

This thesis shows how the change from the CIP to the IRP can give new insights in the high resoluted subdaily polar motion and how the ringlaser, as a new and alternative measuring technique can play a decisive role in this task.