Modeling Chandler and annual polar motion with account for lunar orbit precession

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study examines the effect of lunar orbit precession (18.6-year period) on the principal components of Earth’s polar motion—the Chandler wobble and annual wobble. We develop an enhanced polar motion model incorporating additional terms to represent long-period lunar disturbances. Numerical simulations show that accounting for these perturbations in an autonomous, uncorrected model enhances polar position determination accuracy by approximately 5 cm on average.

About the authors

Sergey S. Krylov

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Author for correspondence.
Email: compgra@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3267-6411
SPIN-code: 8634-7203
Scopus Author ID: 55453093500
https://www.mathnet.ru/rus/person232488

Cand. Phys. & Math. Sci., Associate Professor; Head of Department; Dept. of Computational Mathematics and Programming

Russian Federation, 125993, Moscow, Volokolamskoe Shosse, 4

Zo Aung Myo

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: myozawaung53@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-8557-5965
https://www.mathnet.ru/rus/person232487

Postgraduate Student

Russian Federation, 125993, Moscow, Volokolamskoe Shosse, 4

Vadim V. Perepelkin

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: vadim802@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9061-4991
Scopus Author ID: 8263058800
ResearcherId: S-6900-2019
https://www.mathnet.ru/rus/person68736

Dr. Phys. & Math. Sci.; Professor; Dept. of Mechatronics and Theoretical Mechanics

Russian Federation, 125993, Moscow, Volokolamskoe Shosse, 4

References

  1. IERS Conventions, IERS Technical Note; no. 36, eds. G. Petit, B. Luzum. Frankfurt am Main, Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, 2010, 179 pp.
  2. Zharov V. E. Sfericheskaya astronomiya [Spherical Astronomy]. Fryazino, Vek-2, 2006, 480 pp. (In Russian). EDN: QJRJSZ.
  3. Munk W. H., MacDonald G. J. F. The Rotation of the Earth. A Geophysical Discussion, Cambridge Monographs on Mechanics. Cambridge, Cambridge Univ., 2009, xix+323 pp.
  4. Moritz H., Müller I. I. Earth Rotation: Theory and Observation. New York, Ungar, 1987, xx+617 pp.
  5. Markov Yu. G., Minyaev I. S. Spatial version of the “deformable planet – satellite” problem in the field of an attracting center, Kosm. Issled., 1994, vol. 32, no. 6, pp. 89–98 (In Russian).
  6. Perepelkin V. V., Skorobogatykh I. V., Myu Z. A. Dynamic analysis of the steady state oscillations of the Earth’s pole, Mech. Solids, 2021, vol. 56, no. 5, pp. 727–736. EDN: MUWZNU. DOI: https://doi.org/10.3103/S0025654421050162.
  7. Arató M. Linear Stochastic Systems with Constant Coefficients. A Statistical Approach, Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 45. Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 1982, ix+309 pp.
  8. Markov Yu. G., Rykhlova L. V., Sinitsyn I. N. Some improved methods for modeling the Earth’s polar motion, Astron. Rep., 2010, vol. 54, no. 9, pp. 861–870. EDN: MXPCTX. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063772910090106.
  9. Markov Yu. G., Sinitsyn I. N. Stochastic model of the motion of the deformable-earth pole, Dokl. Phys., 2002, vol. 47, no. 7, pp. 531–534. EDN: LHFMOZ. DOI: https://doi.org/10.1134/1.1499194.
  10. Markov Yu. G., Sinitsyn I. N. Effect of parametric dissipative fluctuation forces on the motion of the Earth’s pole, Dokl. Phys., 2004, vol. 49, no. 3, pp. 179–182. EDN: LILRBB. DOI: https://doi.org/10.1134/1.1710685.
  11. Markov Yu. G., Sinitsyn I. N. Nonlinear stochastic correlation models for the pole’s motion of a deformable earth, Astron. Rep., 2003, vol. 47, no. 2, pp. 161–167. EDN: KENVRX. DOI: https://doi.org/10.1134/1.1554519.
  12. Sidorenkov N. S. Nature of the amplitude modulation of Chandler polar motion, Izv. Gl. Astron. Observ. Pulkovo, 2013, no. 220, pp. 143–148 (In Russian).
  13. Sidorenkov N. S. Synchronization of atmospheric processes with frequencies of the Earth–Moon–Sun system, Processes in Geomedia, 2015, no. 3, pp. 88–99 (In Russian). EDN: VDGXWT.
  14. Perepelkin V. V., Soe W. Y., Rykhlova L. V. In-phase variations in the parameters of the Earth’s pole motion and the Lunar orbit precession, Astron. Rep., 2022, vol. 66, no. 1, pp. 80–91. EDN: WADBCR. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063772922020081.
  15. Markov Yu. G., Perepelkin V. V., Mikhailov M. V., et al. Analysis of the effect of various disturbing factors on high-precision forecasts of spacecraft orbits, Cosmic Res., 2016, vol. 54, no. 2, pp. 155–163. EDN: WSPYJL. DOI: https://doi.org/10.1134/S0010952515060015.
  16. Klimov D. M., Akulenko L. D., Kumakshev S. A. The main properties and peculiarities of the Earth’s motion relative to the center of mass, Dokl. Phys., 2014, vol. 59, no. 10, pp. 472–475. EDN: UCKIOF. DOI: https://doi.org/10.1134/S1028335814100073.
  17. Akulenko L. D., Perepelkin A. A. Earth pole motion due to nonstacionary perturbations, Mech. Solids, 2019, vol. 54, no. 7, pp. 1108–1114. EDN: JFRNFJ. DOI: https://doi.org/10.3103/S0025654419070112.
  18. Akulenko L. D., Klimov D. M., Markov Yu. G., et al. Numerical-analytic modeling of perturbed oscillatory motions of the Earth pole, Mech. Solids, 2014, vol. 49, no. 6, pp. 690–702. EDN: UZXDMB. DOI: https://doi.org/10.3103/S0025654414060119.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. The amplitude spectrum of the series \(\xi _{p} +\xi^\prime_{p}\)

Download (50KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Variations in the amplitudes of the Chandler and annual wobbles with the 18.6-year lunar orbital precession period (in milliarcseconds); the x-axis is time (years)

Download (89KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Variations in the phases of the Chandler and annual wobbles with the 18.6-year lunar orbital precession period (in radians); the x-axis is time (years)

Download (101KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. The difference $\delta_{\sigma}$ between the root-mean-square errors of extrapolations using models (1) and (5) (in milliarcseconds); the x-axis is time (years)

Download (62KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».