火星自转与定向角

火星的自转与定向通常用两组不同的角度描述，即相对于火星轨道平面的欧拉角，以及相对于J2000地球赤道（如IAU所采用）的赤经、赤纬和本初子午线位置角。我们针对这两组角度提出一种表述，由二次多项式与周期项及泊松级数之和构成。本文表明，此种表述能够实现两组角度间准确（且物理上合理）的转换。本文给出并讨论了转换公式。我们特别指出，二次与泊松项是达到0.1毫角秒转换精度的关键要素，即使在距自转模型参考历元（如J2000）30年后亦然。此类精度对于精确确定从火星表面获取的高精度数据中观测到的愈发微小的地球物理信号是必需的。此外，我们给出了构建长期（J2000周围30年）或较短期（如空间任务寿命内）精确火星自转模型的良好实践。我们建议将J2000火星平均轨道作为欧拉角的参考平面。精确的自转模型应利用最新的刚体与液体章动、自转中的相对论修正以及由外转矩引起的极移模型。我们的转换模型与建议可用于定义未来IAU关于火星自转与定向（采用赤经、赤纬和本初子午线位置）的解。特别地，得益于其二次项，我们的转换模型不引入任意且非物理的甚长周期与大振幅项，从而给出无偏的角度速率与历元值。