引力波作用下的月球响应数值模拟及其三维地形效应：谱元方法
地球与行星天体物理
2025-12-29 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
地球物理
摘要
月球常被视为具备扩大引力波(GW)能力的天然 Weber 杆，可用于检测宽频范围内的事件。然而，由于缺乏三维数值模拟方法，准确确定其放大效应仍具有挑战性。本文开发了高阶三维有限元方法(谱元方法，SEM)，用于模拟月球对 20 mHz 以下频段 GW 的响应。通过将结果的共振峰与半解析解进行比较，我们发现第一峰约为 1 mHz 时的频率偏差小于 3%，而 10 mHz 以内的后续峰的偏差小于 0.8%。使用该方法，我们评估了月球三维地形效应对 GW 信号放大程度，发现特定频率分量上存在增强。这些结果表明，月球表面地形对月球对 GW 的响应具有不可忽视的影响，这在全局和区域层面分析中具有重要意义。我们的工作为全面评估月球对 GW 的共振响应提供了可能，对月球 GW 检测的战略规划具有重要帮助。
引用
@article{arxiv.2512.21667,
title = {Numerical simulation of lunar response to gravitational waves and its 3D topographic effect using the spectral-element method},
author = {Lei Zhang and Han Yan and Jinhai Zhang and Xian Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21667},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review D