利用时间传递函数对大气掩星进行相对论建模

背景：掩星实验代表了遥感探测大气物理特性的独特机会。数据处理要求在建立电磁信号的时间/频率传递模型时适当考虑折射率。在理论层面上，关于建立掩星数据协变方法的研究很少。目的：我们提出一种原始方法，允许以完全解析的表达式推导大气掩星实验期间时间/频率传递的协变描述，直至适当阶数。方法：我们使用两种独立而强大的相对论理论工具，即光学时空度规和时间传递函数形式体系。前者允许我们将折射率视为时空曲率，而后者用于确定弯曲时空中发生的时间/频率传递。结果：我们给出了任意后闵可夫斯基阶数的时间传递函数的积分形式。我们将讨论具体化为描述由稳定旋转且球对称大气引起掩星的稳态光学时空。在一阶后闵可夫斯基阶数给出了时间/频率传递的显式解析表达式，并通过将其与光线路径方程数值积分结果比较来评估其精度。结论：该方法准确描述垂直温度梯度并适当考虑由光学介质运动引起的光拖曳效应。它可以进一步推进以推导更高阶以及超出球对称假设的时间传递函数显式形式。