重力測量

測定地球表面的重力加速度值。測定重力值可以利用與重力有關的物理現象，例如在重力作用下的自由落體運動、擺的擺動、彈簧伸縮、弦振動等。由此重力測量方法分為兩類：動力法，它是根據物體受力後運動狀態的改變測定重力；靜力法，它是根據物體受力後的平衡狀態測定重力。

基本介紹

• 中文名：重力測量
• 外文名：gravimetric survey
• 學科：地質科學
• 內容：測定地球表面的重力加速度值

釋義

重力測量是根據不同的目的和要求，使用重力儀測量地面某點的重力加速度。重力值的大小可通過重力測量方法求得，而其方向則需通過天文測量方法確定。重力測量分絕對重力測量和相對重力測量。測定重力值可以利用與重力有關的許多物理現象，例如在重力作用下的自由落體、擺的擺動、彈簧伸縮、弦振動，等等。由此，重力測量方法分為兩類：一類是動力法，它是根據物體受力後的運動狀態測定重力；另一類是靜力法，它是根據物體受力後的平衡狀態測定重力。

絕對重力測量

測定重力場中一點的絕對重力值，一般採用動力法。主要利用兩種原理，一種是自由落體原理，這是伽利略在1590年進行世界上第一次重力測量時所提出的原理；另一種是擺的原理，這是荷蘭物理學家惠更(C.Huygens)在1673年提出的。這兩種原理一直沿用至今。雖然自由落體原理髮現較早，但為測定長度和時間的技術水平所限，首先得到發展的是利用擺的原理進行絕對重力測量的方法。為了觀測擺的周期，早在1735年就出現了時間觀測的符合法，並於1792年第一次用於擺的實際觀測。1826～1827年，德國大地測量學家F.W.貝塞爾，利用結構近似於數學擺的線擺進行了比較完整的絕對重力測量。但是線擺並非理想的數學擺。為了解決精確測定擺長的問題，1817年英國物理學家凱特（H.Kater）創造了可倒擺，並用它進行了絕對重力測量。直到20世紀中期，可倒擺一直是絕對重力測量的主要儀器。但由於影響測量精度的許多干擾因素不易消除，到現在這種方法幾乎已棄置不用。與此同時，自由落體的方法開始有了迅速的發展。1950年前後，一些國家開始採用攝影方法記錄自由落體的下落距離和時間，並用長度量測儀測量距離，以此測定絕對重力。但測定精度仍受到一定限制。近幾年來由於雷射干涉系統和高穩定度頻率標準的出現，使自由落體下落距離和時間的測定精度大大提高，所以許多國家又採用雷射絕對重力儀進行絕對重力測量，其測定精度可達幾個微伽。

相對重力測量

測定兩點的重力差值，可採用動力法和靜力法。最早的相對重力測量是奧地利測量學家施特內克(R.V.Sterneck)於1887年採用動力法的擺儀進行的。此法是用長度不變的擺在兩個待測點上觀測擺動周期，根據兩點的周期差求重力差。從而避免了精確測量擺長的困難。此後，歐洲各國都採用這種擺儀來進行相對重力測量。以後在儀器結構和觀測方法上雖作了不少改進，但測定精度只能達到毫伽級，加上擺儀觀測既費時又麻煩，所以目前已很少採用。現在普遍採用靜力法的彈簧重力儀測定重力差值。國際上對這種儀器研究甚多，發展很快，不論是測定精度還是使用的方便程度都已達到很高水平。一般精度可達幾十微伽，甚至幾微伽。野外工作時，在一個測站只需幾分鐘就可觀測完畢。為了克服彈性重力儀因彈性疲勞而引起的零點漂移，1968年又出現了超導重力儀。這種重力儀對重力變化具有很高的分辨力，零點漂移極小，所以特別適合於固定台站上的潮汐和非潮汐重力變化觀測。

海洋重力測量

地球表面約有71%的海洋，為了獲得全球重力資料，必須進行海洋重力測量。通常有兩種途徑：一是將重力儀沉入海底進行遙測，這同陸地上的相對重力測量相似；二是將擺儀或重力儀安置在潛水艇或海面船上進行觀測。由於測量船的運動，重力觀測值受到多種擾動影響，這些影響可以達到幾十伽至幾百伽的量級。所以海洋重力測量必須根據這些擾動影響的性質、測量儀器的結構、測量船的大小以及海洋和大氣狀況等，增設一些附屬設備，採取措施，消除擾動影響。

航空重力測量

在沙漠、冰川、沼澤、崇山峻岭和原始森林等交通不便、人跡難到的地區進行重力測量，需採用航空重力測量方法。即將重力儀安置在飛機上測定重力。航空重力測量會受到飛機運動所產生的各種擾動的影響，這些影響的性質和海洋重力測量相似，但其數量級要大得多，因而用於消除擾動影響的附屬設備和措施也複雜得多。航空重力測量的結果經過歸算至海面後，只代表某一面積內的平均觀測值。