The position of any point on the earth's surface can be. represented in the spherical coordinates by surface spherical harmonics. Since geomagnetic field is a function of position on the earth, it can be also expressed by spherical harmonic analysis as spherical harmonics of trigonometric series of $a_m({\theta})$ cos $m{\phi}$ and $b_m({\theta})$ sin $m{\phi}$. Coefficients of surface spherical harmonics, $a_m({\theta})$ and $b_m({\theta})$, can be drawn from the components of the geomagnetic field, declination and inclination, and vice versa. In this paper, components of geomagnetic field, declination and inclination in the Korean peninsula are obtained by spherical harmonic analysis using the Gauss coefficients calculated from the world-wide magnetic charts of 1960. These components correspond to the values of normal geomagnetic field having no disturbances of subsurface mass, structure, and so on. The vertical and total components offer the zero level for the interpretation of geomagnetic data obtained by magnetic measurement in the Korean peninsula. Using this zero level, magnetic anomaly map is obtained from the data of airborne magnetic. prospecting carried out during 1958 to 1960. The conclusions of this study are as follows; (1) The intensity of horizontal component of normal geomagnetic field in Korean peninsula ranges from $2{\times}10^4$ gammas to $2.45{\times}10^4$ gammas. It decreases about 500 with the increment of $1^{\circ}$ in latitude. Along the same. latitude, it increases 250 gammas with the increment of $1^{\circ}$ in longitude. (2) Intensity of vertical component ranges from $3.85{\times}10^4$ gammas to $5.15{\times}10^4$ gammas. It increases. about 1000 gammas with the increment of $1^{\circ}$ in latitude. Along the same latitude, it decreases. 150~240 gammas with the increment of $1^{\circ}$ in longitude. Decreasing rate is considerably larger in higher latitude than in lower latitude. (3) Total intensity ranges from $4.55{\times}10^4$ gammas to $5.15{\times}10^4$ gammas. It increases 600~700 gammas with the increament of $1^{\circ}$ in latitude. Along the same latitude, it decreases 10~90 gammas. with the increment of $1^{\circ}$ in longitude. Decreasing rate is considerably larger in higher latitude as the case of vertical component. (4) The declination ranges from $-3.8^{\circ}$ to $-11.5^{\circ}$. It increases $0.6^{\circ}$ with the increment of $1^{\circ}$ in latitude. Along the same latutude, it increases $0.6^{\circ}$ with the increment of l O in longitude. Unlike the cases of vertical and total component, the rate of change is considerably larger in lower latitude than in higher latitude. (5) The inclination ranges from $57.8^{\circ}$ to $66.8^{\circ}$. It increases about $1^{\circ}$ with 'the increment of $1^{\circ}$ in latitude Along the same latitude, it dereases $0.4^{\circ}$ with the increment of $1^{\circ}$ in longitude. (6) The Boundaries of 5 anomaly zones classified on the basis of the trend and shape of anomaly curves correspond to the geologic boundaries. (7) The trend of anomaly curves in each anomaly zone is closely related to the geologic structure developed in the corresponding zone. That is, it relates to the fault in the 3rd zone, the intrusion. of granite in the 1st and 5th zones, and mountains in the 2nd and 4th zones.
지표위의 어떤 지점에서의 지구자기의 수평분력 방향과 진북방향 사이의 각을 편각(Declination)이라고 정의한다. 쉽게 말하면 편각은 나침반의 자침이 가러 키는 방향과 진북방향과의 사이 각을 말한다. 대부분의 사람들은 나침반의 자침이 북자기극(North magnetic pole)을 가러킨다고 잘못알고 있다. 지구 다이나모설(Geodynamo theory)에 의하면 주로 철(약 90%)로 구성된 외핵 속에서 계속 생성 유지되고 있는 복잡한 (각각 나선형(helical)의 회전축에 대체로 평행하거나 평행하지 않은) 대류(Convection currents)에 수반하는 전류가 복잡한 지구자기장을 형성한다. 지표상에서 측정한 지구자기장의 자료를 Spherical harmonic analysis 으로 분석하면 한 개의 커다란 쌍극자(Dipole) (Inclined geocentric dipole 또는 주된 자기장(Main field) 이라고 부름), 적도쌍극자(Equatorial dipole), 4극자 (Quadrupoles), 8극자(Octupoles) 등의 여러 개의 크고 작은 쌍극자들의 총합이 지구자기장의 근원인 것처럼 해석되고 있다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 외핵에서 생성된 천체 자기장에서 Main field를 제거한 나머지 자기장과, 상부 맨틀(upper mantle), 지각 및 지표상에 존재하는 인공 물체 또는 암석 및 광석 등의 잔류자기 및 유도자기 그리고 지형 등의 영향으로 결정된다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 태양풍(Solar wind)과 전리층 사이의 상호작용 등의 외부자장(external field)의 영향도 받는다. 비쌍극자 자장(Non-dipole field)은 지표상에서 측정되는 총자기장에서 외핵에서 생성된 주된 자기장(Main field) 즉, 지구의 회전축에서 약 11.5도 기울어진 쌍극자 자장을 제거하고 남는 자기장을 말한다. 따라서 편각은 비쌍극자자장의 영향을 가장 많이 받는다. 비쌍극자 자장은 정지한 상태의 자장(standing field) 과 매년 서쪽으로 약 0.2도 움직이는 Westward drift하는 자장으로 크게 두 가지로 구분된다. 쌍극자 자장의 방향은 매우 느리게 변하지만 그 세기는 현재 비교적으로 빠르게 약해지고 있다. 비교적으로 매우 빠르게 변하는 비쌍극자 자장의 변화를 영년변화(Secular variation) 이라고 한다.
The gravity anomalies that observed by ground and shipborne survey and calculated from GRACE satellite are combined by using spherical cap harmonic analysis (SCHA). In this study, ground gravity data from Korea Institute of Geoscience and Mineral Resource(KIGAM) and shipborne gravity data from National Ocean Research Institute(NORI) and Korea Ocean Research and Development institute(KORDI) were used. L-2 level GRACE Gravity Model (GGM02C) was also used for satellite gravity anomaly. The ground and shipborne surveyed data were combined and gridded using Krigging method with 0.05 degree interval and GRACE data were also gridded using the same method with 0.05 degree to harmonize with the resolution of SCHA that has coefficient up to 80. Generalized Minimal Residual(GMRES) inversion method was implemented for calculating the coefficients of SCHA using the gridded ground and satellite gravity anomalies that had 0 km and 50 km altitude, respectively. The results of inversion method showed good correlation of 0.950 and 0.995 with original ground and satellite data. The gravity anomaly using SCHA satisfies Laplace's equation, therefore, using these SCHA coefficients, gravity anomaly can be calculated at any altitude. In this study, gravity anomaly was calculated from 10 km to 60 km altitude and each altitude, very stable results were shown. The ground and shipborne gravity data that have higher resolution and satellite data in long wavelength are harmonized well with SCHA coefficients and successfully applied in South Korea area. If more continuous survey and muti-altitude surveyed data like airborne data available, more precise gravity anomaly can be acquired using SCHA method.
This paper shows hot to model the submerged elastic structures and adequate analysis tools for modal behavior when using finite element and boundary element method. Four different cases are reviewed depending on the location of the water and air. First case is that structures are filled with air and water is located outside. Second case is opposite to case one. These cases are solved by direct approach using collocation procedure. Third case is that water is located both sides of structures. Last case is that air is located both sides. These cases are solved by indirect approach using variational procedure. As analysis tools harmonic frequency sweep analysis and eigenvalue iteration method are selected to obtain the natural frequencies of vibrating submerged structures depending on the cases. Results are compared with closed form solutions of submerged spherical shell.
Sharma, Nitin;Mahapatra, Trupti R.;Panda, Subrata K.
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.1
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pp.93-107
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2017
The article presents the vibration and acoustic responses of un-baffled doubly curved laminated composite panel structure under the excitation of a harmonic point load. The structural responses are obtained using a simulation model via ANSYS including the effect various geometries (cylindrical, elliptical, spherical and hyperboloid). Initially, the model has been established by solving adequate number of available examples to show the convergence and comparison behaviour of the natural frequencies. Further, the acoustic responses are obtained using an indirect boundary element approach for the coupled fluid-structure analysis in LMS Virtual.lab by importing the natural frequency values. Subsequently, the values for the sound power level are computed using the present numerical model and compared with that of the available published results and in-house experimentally obtained data. Further, the acoustic responses (mean-square velocity, radiation efficiency and sound power level) of the doubly curved layered structures are evaluated using the current simulation model via several numerical experimentations for different structural parameters and corresponding discussions are provided in detail.
This study is generalization of the study of Miles[Physica 11D, 1984, pp.309-323]on the resonant motion of a spherical pendulum, which is equivalent to a particle on a spherical container subject to a linear, horizontal excitation. This study covers an arbitrary shape of container and a more general excitation (horizontal but elliptic motion). The averaging method is applied to reduce the governing equations to an autonomous system with cubic nonlinear terms, under the assumption of small amplitude of the container motion. It is shown that both the container shape and the excitation pattern affect the particle dynamics. Under the linear excitation, the anharmonic motion of the particle is possible only for a certain finite range of the parameter a controling the container shape. Stability of the particle's harmonic motion is also influenced by the excitation pattern; as the excitation trajectory becomes closer to a circle, the particle's motion has a stronger tendency to become stable and to follow the rotational direction of the excitation. Under a circular excitation, the motion is always stable and circular with the same rotational direction as the excitation. Analogy between the present model and that of the surface wave inside a circular is studied quantitatively.
The Earth's magnetic field acquired from KOMPSAT-1's TAM (Three-Axis Magnetometer) between June 19th and 21st 2000 was analyzed. The TAM, one of the KOMPSAT-1's Attitude and Orbit Control Subsystems, plays an important role in determining and controlling the satellite's attitude. This also can provide new insight on the Earth's magnetic field. By transforming the satellite coordinate from ECI to ECEF, spherical coordinate of total magnetic field was achieved. These data were grouped into dusk (ascending) and dawn (descending) data sets, based on their local magnetic times. This partitioning is essential for performing 1-D WCA (Wavenumber Correlation Analysis). Also, this enhances the perception of external fields in the Kompsat-1's TAM magnetic maps that were compiled according to different local. The dusk and dawn data are processed independently and then merged to produce a total field magnetic anomaly map. To extract static and dynamic components, the 1-D and 2-D WCAs were applied to the sub-parallel neighboring tracks and dawn-dusk data sets. The static components were compared with the IGRF, the global spherical harmonic magnetic field model. The static and dynamic components were analyzed in terms of corefield, external, and crustal signals based on their origins.
The Earth's total magnetic field was calculated from on board TAM(Three-Axis Magnetometer) observations of KOMPSAT-1 satellite between June 19th and 21st, 2000. The TAM's telemetry data were transformed from ECI(Earth-Centered Inertial Frame) to ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed Frame) and then to spherical coordination. Self-induced field from the satellite bus were removed by the symmetric nature of the magnetic field. The 2-D wavenumber correlation filtering and quadrant-swapping method were applied to eliminate the dynamic components and track-line noise. To test the validity of the TAM's geomagnetic field, ${\phi}$rsted satellite's magnetic model and IGRF2000 model were used for statistical comparison. The correlation coefficients between KOMPSAT-1/${\phi}$rsted and KOMPSAT-1/IGRF2000 models are 0.97 and 0.96, respectively. The global spherical harmonic coeffi-cient was then calculated from the KOMPSAT-1 data degree and order of up to 19 and compared with those from IGRF2000, $\phi$rsted, and CHAMP models. The KOMPSAT-1 model was found to be stable to degree & order of up to 5 and it can give new information for the low frequency components of the global geomagtic field.
Proceedings of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography Conference
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2003.10a
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pp.27-31
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2003
It can be classified in various methods to get the geoidal heights. It can be achieved geometric geoidal heights if we do GPS surveying in leveling point. The aims of this paper are calculation of geometric geoidal heights using GPS/leveling data in study area and evaluation of the global and local geoid models in and around Korean peninsula. For this study, study area was selected in the leveling line from Kunsan to Chonju city and GPS surveying was accomplished in the leveling line. And, also spherical harmonic analysis was made on the three global geopotential models, OSU91A, EGM96, EGM96m under same condition and KOGD2002, Korean gravimetric geoid model was made in this study The results shows that EGM96m is the best model because the differences between geoidal heights of EGM96m and geometric geoidal heights of GPS/Leveling data appear the smallest value among them.
As the spatial resolution of remote sensing satellites becomes higher, very accurate determination of the position of a LEO (Low Earth Orbit) satellite is demanding more than ever. Non-symmetric Earth gravity is the major perturbation force to LEO satellites. Since the orbit propagation is performed in the celestial frame while Earth gravity is defined in the terrestrial frame, it is required to convert the coordinates of the satellite from one to the other accurately. Unless the coordinate conversion between the two frames is performed accurately the orbit propagation calculates incorrect Earth gravitational force at a specific time instant, and hence, causes errors in orbit prediction. The coordinate conversion between the two frames involves precession, nutation, Earth rotation and polar motion. Among these factors, unpredictability and uncertainty of Earth rotation, called UTI-UTC, is the largest error source. In this paper, the effect of UTI-UTC on the accuracy of the LEO propagation is introduced, tested and analzed. Considering the maximum unpredictability of UTI-UTC, 0.9 seconds, the meaningful order of non-spherical Earth harmonic functions is derived.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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