重力是地球引力与地球自转离心力的合力
¾ 前者是质体物质产生的万有引力 ¾ 后者是由于地球自转产生的惯性离心力
z 重力与密度的关系
物质的密度 + 物质的体积 Æ 物质的质量 地面上一点的引力是整个地球质量的综合影响
¾ 结合高等数学知识，思考如何计算地球对地面一点的引力
z 重力场
地球重力形成的力场
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高程基准和参考系统 地球自转和极移 构造运动引起的重力场变化
¾ 物质迁移、地震、地壳垂直运动等
z 高程基准和参考系统
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z 物质迁移——全球水分布的研究
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z 海洋学信息的提取
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z 海山的发现与海底地形的确定
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z 地震监测
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z 地震应用（同震重力变化）
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z 干旱监测
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z 卫星重力方法
17
18
z 卫星重力梯度仪
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the _Earth/GOCE
19
z 超导绝对重力仪
20
3 重力应用
z 科学应用
应用
y 固体地球潮汐和地球近
周日自由晃动 y 核模信息的获取 y 海洋、大气和重力场的 耦合作用
4
z 位（势）
复习高中或大学物理中有关势的概念
z （地球）重力位
重力位的各方向导数（梯度）即重力 重力位=引力位+离心力位
z （地球）重力等位面
地球重力位相等的所有点构成的封闭面 思考：地球重力等位面会相交吗？
5
z 大地水准面
延伸到大陆内部，与平静的海面重合的数学面(Gauss) 延伸到大陆内部，与平均海面重合(Listing) 平均海面最为接近的重力等位面(现代定义)
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z 远程武器（战略导弹）的发射
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练习题：
z 重力和重力位的关系是什么? z 大地水准面是如何定义的？ z 如何测定重力？ z 在地面不同位置，重力有什么变化？
总结
z 本讲阐述了地球重力场，包括重力有关的基本 概念，重力场确定方法及其应用等。下一讲：地 热
z 重点
地球重力的基本定义 自由落体、摆测定地球重力的基本原理 大地水准面的现代定义 了解1-3个重力的实际应用
6
2 重力的测定
z 重力的测定实际上是测量重力加速度
7
z 最初的重力测量大都采用绝 对重力测量模式
1590伽利略利用自由落体测 定重力加速度 现代自由落体式重力仪
11
z 弹簧式相对重力仪
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z 在珠峰附近实施相对重力测量
13
14
z 航空重力测量
15
z 海洋（船测）重力仪
第
5 讲
地球重力场
申文斌，邓洪涛，徐新禹，罗佳 2014.4.30
1
内容提要
z 0 引言 z 1 重力相关的基本概念 z 2 重力场确定 z 3 重力应用
2
0 引言
z 第4讲讨论了地球的形状及地球自转有关的基本 概念。接下来的几讲，讨论几种与人类密切关联的 物理场
1 重力相关的基本概念
z 重力
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z 研究地球大气、海洋及内部科学
30
z 研究月球及行星内部
31
z 潮汐
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z 工程应用
导航 航空航天 探矿
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z 利用重力匹配辅助导航
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35
z 跨海高程测量
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37
z 岛礁测绘
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z 地球重力异常矿藏分布
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z 航天应用——登陆其他天体及返回地球
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z 卫星的精密轨道确定