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作者简介

张捍卫，河南理工大学教授，理学博士，博士生导师。河南省高校优秀中青年骨干教师，河南省教育厅学术技术带头人，河南省科技创新人才杰出青年基金获得者。主要从事空间大地测量学、动力大地测量学和天文地球动力学等方面的教学和研究工作。已出版专著3部，教材2部；在国内外核心期刊发表学术论文130余篇。          丁安民，河南理工大学教授，博士生导师。全国煤炭系统、教育部和河南省科技先进工作者，获得国家科委、国家科技部颁发的全国技术市场金桥大奖各1次，获得河南省科技进步一等奖1项、二等奖1项.河南省煤炭科技进步奖1项，河南省教委科技进步奖二等奖2项、三等奖1项。主要从事矿山塌陷区治理与测绘工程相关技术的教学和研究工作。已出版专著3部，教材1部；在国内外核心期刊发表学术论文50余篇。          雷伟伟，河南理工大学测绘学院讲师，硕士。主要为本科生讲授《大地测量学基础》、《误差理论与测量平差》、《控制大地测量学》先后土持或参与完成省部级科研项目，地方政府或企业委托余项，发表学术论文与教改论文10余篇。

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内容介绍

《空间大地测量学中的大气折射理论》较全面地阐述了电磁波在大气中传播所涉及的各项问题。开篇讲解了与大气折射理论研究有关的物理学基础，国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）对大气折射指数制定的有关标准和决议，不同观测技术中有关的大气折射修正问题等。本书重点是在亚毫角秒、亚毫米量级的理论精度上，给出了包含水汽影响的、可展开到任意阶次的、能够在极低高度角处具有收敛性的天文大气折射、中性大气折射延迟以及传播路径弯曲改正的新级数展开模型。本书还初步探讨了天文大气折射和中性大气折射延迟之间存在的内在联系，提出可利用天气大气折射测定值建立中性大气折射延迟实测模型的理论和方法。     《空间大地测量学中的大气折射理论》适合天体测量学、大地测量学和地球物理学等相关专业的教师、科研人员和研究生阅读。

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精彩书摘

1.按热力学性质分层     对流层位于大气层的最下部一层，其主要特点是：大气温度随高度降低，大气的垂直混合作用强，气象要素水平分布不均匀。在赤道地区对流层较厚，为17-18km;而在两极地区只有7～8km;中纬度地区则因大气条件而异，在高压区内为13km，低压区内则可能低于7km，而且夏季厚，冬季薄。根据对流层内温度、湿度、气流运动和天气现象的不同，又把它分为下、中、上三层。下层也称摩擦层，层内的空气运动明显地受到地面摩擦力的影响，即受地形地貌的影响，其厚度也主要决定于地面的粗糙程度，地面越粗糙，大气的不稳定性越强，风和湍流特征越复杂。这一层厚度的变化范围一般在三四百米到一二千米之间。所谓的大气非球对称分布，或者说折射率的水平梯度的存在，主要就体现在这一层里。一般认为，lkm高度以内折射率随高度和方向变化较复杂，而在lkm高度以上，则能较好地服从负指数衰减规律。中间层从下层顶开始到高度6km左右，受地面摩擦影响很小，大气中的云、雨、雷、电等天气现象都起源于这一层。上层是从6km左右高度向上伸展到对流层顶部，层中水汽含量极少，人们常把含水汽的湿空气高度取为11km左右，气温常保持在零摄氏度以下。     平流层从对流层顶至约50km高度的大气层。对于大气折射来说也是重要的一层，它产生约10%的贡献。层内气流运动平稳，气温基本上不受地面影响，随着高度的增加，起初不变或变化很小，直至20km高度以上，由于臭氧吸收紫外线，气温才逐步升高，但也不是均匀的，到平流层顶温度达到270～290K。平流层内的空气对流十分微弱，从而对天文观测中所关心的大气宁静度和反常折射的影响都很小。     中间层从平流层顶到80～85km的大气层。在中层内部，一是由于臭氧已很稀少，二是由于氮、氧等气体所能直接吸收的波长更短的太阳辐射，大部分已被上层大气所吸收，层内温度类似于对流层的情况，随高度的增加而迅速递减。中层有相当强烈的铅直对流。中层顶处的年平均温度约190K，有时出现夜光云。其总量尚不到整个大气层的1%。     热层从中层顶至250km（太阳宁静期）或500km（太阳活动期）的大气层。热层大气由直接吸收太阳辐射而获得能量，温度随高度的增加而增高。在太阳宁静期的夜里，温度为500K;在太阳活动期的白天，温度可达2000K左右。温度不随高度的增加而增高的起始高度称为热层顶。热层中的空气含量仅占整个大气层的十万分之一，对大气折射几乎没有影响，但因这里的氧分子和部分氮分子在太阳紫外线和宇宙射线作用下被分解，处于高度电离状态，所以热层也称电离层，对电磁波产生较大的电离层延迟效应。     ……

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第1章 大气折射理论概述 1.1 天文大气折射 1.2 中性大气折射延迟 1.3 近十年来大气折射研究进展 1.4 大气折射研究的一个可能方法 第2章 大气折射物理学基础 2.1 电磁现象的普遍规律 2.2 无界空间中的平面电磁波 2.3 电磁波的反射和折射 2.4 电磁波的散射和吸收及介质的色散 2.5 电磁波的传播形态 2.6 洛伦兹有效场和昂萨格有效电场 2.7 电介质的极化机理 2.8 电介质的介电系数及其温度系数 2.9 电介质损耗的基本概念 2.10 气体的物态方程 2.11 气体分子运动论的基本概念 2.12 干洁大气与水汽 2.13 大气压力、压高公式和大气模型 第3章 大气折射理论基本概念 3.1 几何光学的基本电磁理论 3.2 几何光线的微分方程 3.3 几何光学的几个基本定理 3.4 雷达观测技术中的大气折射修正 3.5 子午环观测中的大气折射修正 3.6 人造地球卫星目视观测中的大气折射修正 3.7 蒙气差对天文观测成果的影响 3.8 空间大地测量技术中的大气折射修正 第4章 大气折射指数及其IUGG决议 4.1 中性气体色散的基本理论 4.2 电离气体色散的基本理论 4.3 不同波段折射率差的原理性公式 4.4 光学和近红外波段折射率差的IUGG模型 4.5 射电和微波波段折射率差的IUGG模型 第5章 天文大气折射的级数展开理论 5.1 天文大气折射的级数展开式 5.2 毫角秒理论精度的级数展开 5.3 大气折射积分中的有关参数 5.4 天文大气折射中的一个通用积分 5.5 有关数组的积分表达式 5.6 公式小结及其计算过程 5.7 数值计算与讨论 5.8 水汽改正的级数展开式 5.9 低高度角的级数展开式 第6章 大气折射延迟的级数展开理论 6.1 中性大气折射延迟的级数展开式 6.2 亚毫米理论精度的级数展开 6.3 中性大气折射延迟的一个通用积分 6.4 有关数组的积分表达式 6.5 公式小结及其计算过程 6.6 数值计算与讨论 6.7 级数展开形式的映射函数 6.8 水汽改正的级数展开式 6.9 干大气与水汽之间的耦合影响 6.10 低高度角的级数展开式 第7章 路径弯曲改正的级数展开理论 7.1 路径弯曲改正的原理性公式 7.2 路径弯曲改正的级数展开式 7.3 亚毫米理论精度的级数展开 7.4 有关数组的积分表达式（I） 7.5 有关数组的积分表达式（Ⅱ） 7.6 数值计算与讨论 7.7 萨斯塔莫伊宁1973公式 参考文献

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