地球重力

基本信息

地球對表面物體具有吸引力重力加速度是度量地球重力大小的物理量。按照萬有引力定律,地球各處的重力加速度應該相等。但是由于地球的自轉地球形狀的不規則,造成各處的重力加速度有所差異,與海拔高度、緯度以及地殼成分、地幔深度密切相關。

簡介

地球對表面物體具有吸引力重力加速度是度量地球重

力大小的物理量。按照萬有引力定律,地球各處的重力加速度應該相等。但是由于地球的自轉地球形狀的不規則,造成各處的重力加速度有所差異,與海拔高度、緯度以及地殼成分、地幔深度密切相關。

實例

例如:第四紀以來,隨著冰期中形成的冰蓋消融,重量減輕,斯勘的納維亞半島一直在緩慢上升,每建一個大型水庫就會誘發無數次小型地震。這都說明地殼有傾向靜態平衡的趨勢。

作用空間

地球重力作用的空間。在地球重力場中,每一點所受的重力的大小和方向隻同該點的位置有關。和其他力場(如磁場、電場)一樣,地球重力場也有重力、重力線、重力位和等位面等要素。研究地球重力場,就是研究這些要素的物理特征和數學表達式,並以重力位理論為基礎,將地球重力場分解成正常重力場和異常重力場兩部分進行研究。研究地球重力場,在大地測量學中可用以推求平均地球橢球的形狀,建立國家大地網國家水準網;在空間科學中用以確定空間飛行器受地球引力場作用的軌道改正;在固體地球物理學中用以研究地球內部結構及資源分布。通常把這些研究地球重力場的內容稱為重力學。

特徵

重力位是點P 的空間坐標的標量函式,它的梯度是重力,即:g=墷W,重力位對某一方向的導數就等于重力在這個方向上的分量,即: 地球外部一點的引力位滿足拉普拉斯方程:,所以地球外部的引力位可以用球諧函式展開式來表達。地球內部一點的引力位滿足泊松方程:墷2V=-4πGσ,式中σ地球密度。重力位是坐標的函式。若在某曲面上重力位處處相等,則有:Wρθλ)=C,式中 ρθλ球面坐標系內的坐標;C常數。此曲面稱為重力等位面。在上式中如給定不同的常數C,則得到不同的重力等位面,所以在地球重力場中存在著一簇重力等位面。在任一個重力等位面上,每一點的法線(即垂線)就是重力方向,所以物體沿重力等位面運動,重力不做功。兩相鄰水準面之間的重力位差處處相等,這種位差就是一水準面上各點的重力值與其至相鄰水準面的垂直距離的乘積。同一水準面上各點的重力值一般從赤道兩極增大,因而這些點至相鄰水準面的垂直距離由赤道向兩極逐漸減小,也就是相鄰兩水準面之間互不平行。重力等位面又稱水準面,其中同理想的平均海面相重合、並延伸到整個地球大陸內部的水準面稱為大地水準面。又由于地球內部質量分布不規則,致使任意兩相鄰水準面之間互不平行;又由于重力位是坐標的單值函式,所以兩相鄰水準面不能相交。水準面是一個封閉曲面。在地球重力場中的重力線是垂直穿過各重力等位面的空間曲線(圖2)。重力場中某一點的重力方向就是這點重力線的切線方向。

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