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《地球重力場(chǎng)及影響重力場(chǎng)的幾個(gè)因素》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、地球重力場(chǎng)及影響重力場(chǎng)的幾個(gè)因素【摘要】地球重力場(chǎng)的研究始終是大地測(cè)量科學(xué)研究的核心問題，也是現(xiàn)代大地測(cè)量發(fā)展中最活躍的領(lǐng)域之一。地球重力場(chǎng)反映了地球物質(zhì)的空間分布及地球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它不僅決定了地球的形狀和大小，而且反映了地球表面、內(nèi)部以及大氣和海洋的物質(zhì)分布、運(yùn)動(dòng)和變化?！娟P(guān)鍵詞】地球重力場(chǎng)，相對(duì)重力測(cè)量，絕對(duì)重力測(cè)量，衛(wèi)星重力探測(cè)前言大地測(cè)量學(xué)的主要分支之一，是研究用物理方法測(cè)定地球形狀及其外部重力場(chǎng)的學(xué)科。也就是說(shuō)地球重力場(chǎng)的研究始終是大地測(cè)量科學(xué)研究的核心問題，也是現(xiàn)代大地測(cè)量發(fā)展中最活
2、躍的領(lǐng)域之一。地球重力場(chǎng)是大地測(cè)量學(xué)科的主要研究對(duì)象之一，也是地球物理、地質(zhì)、地震與海洋等學(xué)科的重要研究對(duì)象和手段。地球重力場(chǎng)反映了地球物質(zhì)的空間分布及地球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它不僅決定了地球的形狀和大小，而且反映了地球表面、內(nèi)部以及大氣和海洋的物質(zhì)分布、運(yùn)動(dòng)和變化。地球重力場(chǎng)的空間分布及其隨時(shí)間變化，不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要意義，而且對(duì)于研究我們生存環(huán)境的變化與災(zāi)害預(yù)測(cè)也具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義。因此研究地球重力場(chǎng)也是地球科學(xué)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性任務(wù)。地球重力場(chǎng)在傳統(tǒng)大地測(cè)量中的任務(wù)是將在物理空間(即地球重力場(chǎng)中)
3、的各類大地測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)通過地球重力場(chǎng)參數(shù)轉(zhuǎn)化到幾何空間(即參考橢球體上，便于進(jìn)行大地位置的數(shù)學(xué)計(jì)算。因此，地球重力場(chǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)和各種參數(shù)對(duì)地面大地測(cè)量的定位是起輔助作用的?。而現(xiàn)代大地測(cè)量是以空間技術(shù)手段(如GPS)進(jìn)行三維地心坐標(biāo)的定位，這種定位方式無(wú)需由物理空間向幾何空間的轉(zhuǎn)換，此時(shí)研究地球重力場(chǎng)是為了定位衛(wèi)星的精密定軌，它的精度決定衛(wèi)星大地測(cè)量定位的精度?。因?yàn)楹笳咝枰?xì)地球重力場(chǎng)的支持，因此地球重力場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星大地測(cè)量起著關(guān)鍵性的作用?。由此可見，無(wú)論是傳統(tǒng)大地測(cè)量，還是現(xiàn)代大地測(cè)量，地球
4、重力場(chǎng)在其中具有不可替代的作用，尤其是在以基礎(chǔ)地學(xué)研究為主的現(xiàn)代大地測(cè)量整體框架中，研究地球重力場(chǎng)的物理大地測(cè)量學(xué)和空間大地測(cè)量學(xué)將相互緊密結(jié)合組成大地測(cè)量學(xué)科的支柱，共同主導(dǎo)學(xué)科的發(fā)展。地球正常重力場(chǎng)通過合理采用坐標(biāo)系，即原點(diǎn)取地球的質(zhì)心，坐標(biāo)軸取地球的主慣性軸，則地球外部的重力場(chǎng)可以展開成（2.90）式所示的球函數(shù)級(jí)數(shù)。如果我們?nèi)〖?jí)數(shù)的前若干項(xiàng)，令其等于常數(shù)，則該等式對(duì)應(yīng)一個(gè)空間曲面，我們稱之為等位面。很顯然，當(dāng)取的項(xiàng)數(shù)越多，等位面的形狀也就越復(fù)雜。在測(cè)量中我們通常選擇旋轉(zhuǎn)橢球面作為參考面，
5、所以我們就自然希望用一個(gè)與地球形狀最為接近的、質(zhì)量等于地球總質(zhì)量、自轉(zhuǎn)角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度、并且其表面為等位面的旋轉(zhuǎn)橢球體的重力位來(lái)近似表示地球的重力位，這樣定義的旋轉(zhuǎn)橢球體的外部重力位是唯一確定的。重力基準(zhǔn)相對(duì)重力測(cè)量在開始和結(jié)束都要到重力基線場(chǎng)去標(biāo)定格值，絕對(duì)重力測(cè)量也需要到已知的重力基準(zhǔn)點(diǎn)上作比對(duì)。重力基線場(chǎng)就是一種重力基準(zhǔn)。國(guó)際上有國(guó)際重力基準(zhǔn)。國(guó)家有國(guó)家的重力基準(zhǔn)。一般我們把這些重力基準(zhǔn)點(diǎn)合起來(lái)稱之為重力基準(zhǔn)網(wǎng)。重力基準(zhǔn)網(wǎng)通常包括絕對(duì)重力測(cè)量點(diǎn)和大量高精度相對(duì)重力測(cè)量點(diǎn)，通過重力網(wǎng)
6、平差確定每一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的絕對(duì)重力值，作為后續(xù)重力測(cè)量的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。國(guó)際重力基準(zhǔn)網(wǎng)（IGSN-71）在1971年進(jìn)行了網(wǎng)平差，它包括8個(gè)絕對(duì)重力測(cè)量點(diǎn)，1200個(gè)擺重力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)，12000個(gè)Lacoste-Romberg重力儀觀測(cè)得到的重力測(cè)段數(shù)據(jù)，和11700個(gè)其它類型重力儀觀測(cè)測(cè)段數(shù)據(jù)，平差結(jié)果得到了1854個(gè)站點(diǎn)的重力值、96個(gè)重力儀尺度因子、和26個(gè)擺重力儀和彈簧重力儀的零漂。在1854個(gè)站中，有很多是距離很近的偏心站組，總共獨(dú)立的重力點(diǎn)共有473個(gè)。平差后給出的重力值中誤差小于0.1毫伽。地
7、球重力與重力位水準(zhǔn)面?我們知道重力是地球質(zhì)量的引力和地球自轉(zhuǎn)引起的離心力的合力。這是重力的經(jīng)典定義，它把一點(diǎn)的重力近似看成為一個(gè)固定值。實(shí)際上，任何一點(diǎn)的重力由于受到其它天體的引力和地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，尤其是日月引力和固體潮，其值是隨時(shí)間變化的。不過，我們現(xiàn)在只討論經(jīng)典定義的重力。從上一章內(nèi)容可知，重力可以看作是重力位的梯度。重力位是一個(gè)標(biāo)量函數(shù)。我們把重力位等于常數(shù)的面叫做重力等位面，也稱之為重力位水準(zhǔn)面。大地測(cè)量中定義的大地水準(zhǔn)面就是一個(gè)重力位水準(zhǔn)面，它定義為平均的平靜海水面。地球重力
8、的測(cè)定方法重力測(cè)量實(shí)際上是利用傳感器感知重力的大小、或梯度、或重力的變化。按測(cè)量方式來(lái)分可以分為相對(duì)重力測(cè)量和絕對(duì)重力測(cè)量。絕對(duì)重力測(cè)量是使用可倒擺重力儀或自由落體重力儀等儀器直接測(cè)量一點(diǎn)的重力值，它與長(zhǎng)度和時(shí)間的定義標(biāo)準(zhǔn)直接相關(guān)；相對(duì)重力測(cè)量是通過使用擺重力儀或彈簧重力儀，通過力的平衡來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的重力差。按測(cè)量實(shí)施的區(qū)域來(lái)分，重力測(cè)量可以分為陸地重力測(cè)量、海洋重力測(cè)量、航空重力測(cè)量，和衛(wèi)星重力測(cè)量等。陸地重力測(cè)量的儀器一般說(shuō)來(lái)相對(duì)于地球表面是靜止的，而海洋重力測(cè)量、航空重力測(cè)量、以及衛(wèi)星重力
