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地球重力 |
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名称:地球重力
英文名:Terra Firma Gravity |
地球重力就是地球对表面物体具有吸引力,重力加速度是度量地球重力大小的物理量。按照万有引力定律,地球各处的重力加速度应该相等。但是由于地球的自转和地球形状的不规则,造成各处的重力加速度有所差异,与海拔高度、纬度以及地壳成分、地幔深度密切相关。[1]
简介
地球对表面物体具有吸引力,重力加速度是度量地球重力大小的物理量。按照万有引力定律,地球各处的重力加速度应该相等。但是由于地球的自转和地球形状的不规则,造成各处的重力加速度有所差异,与海拔高度、纬度以及地壳成分、地幔深度密切相关。
实例
例如:第四纪以来,随着冰期中形成的冰盖消融,重量减轻,斯勘的纳维亚半岛一直在缓慢上升,每建一个大型水库就会诱发无数次小型地震。这都说明地壳有倾向静态平衡的趋势。
作用空间
地球重力作用的空间。在地球重力场中,每一点所受的重力的大小和方向只同该点的位置有关。和其他力场(如磁场、电场)一样,地球重力场也有重力、重力线、重力位和等位面等要素。研究地球重力场,就是研究这些要素的物理特征和数学表达式,并以重力位理论为基础,将地球重力场分解成正常重力场和异常重力场两部分进行研究。研究地球重力场,在大地测量学中可用以推求平均地球椭球的形状,建立国家大地网和国家水准网;在空间科学中用以确定空间飞行器受地球引力场作用的轨道改正;在固体地球物理学中用以研究地球内部结构及资源分布。通常把这些研究地球重力场的内容称为重力学。
特性
重力位是点P 的空间坐标的标量函数,它的梯度是重力,即:g=墷W,重力位对某一方向的导数就等于重力在这个方向上的分量,即: 地球外部一点的引力位满足拉普拉斯方程:,所以地球外部的引力位可以用球谐函数展开式来表达。地球内部一点的引力位满足泊松方程:墷2V=-4πGσ,式中σ 为地球密度。重力位是坐标的函数。若在某曲面上重力位处处相等,则有:W(ρ,θ,λ)=C,式中 ρ、θ、λ 为球面坐标系内的坐标;C 为常数。此曲面称为重力等位面。在上式中如给定不同的常数C,则得到不同的重力等位面,所以在地球重力场中存在着一簇重力等位面。在任一个重力等位面上,每一点的法线(即垂线)就是重力方向,所以物体沿重力等位面运动,重力不做功。两相邻水准面之间的重力位差处处相等,这种位差就是一水准面上各点的重力值与其至相邻水准面的垂直距离的乘积。同一水准面上各点的重力值一般从赤道向两极增大,因而这些点至相邻水准面的垂直距离由赤道向两极逐渐减小,也就是相邻两水准面之间互不平行。重力等位面又称水准面,其中同理想的平均海面相重合、并延伸到整个地球大陆内部的水准面称为大地水准面。又由于地球内部质量分布不规则,致使任意两相邻水准面之间互不平行;又由于重力位是坐标的单值函数,所以两相邻水准面不能相交。水准面是一个封闭曲面。在地球重力场中的重力线是垂直穿过各重力等位面的空间曲线。重力场中某一点的重力方向就是这点重力线的切线方向。
参考来源