由于太阳和月球对地球引力的变化使固体地球形变而造成地表同一点出现重力随时间的微小变化,就称为重力固体潮,其变化幅度约(2~3)×10-6米/秒2,因而在高精度重力测量中必须考虑这一因素的影响。
固体潮校正
地球和太阳及月球的相对位置不断变化,而引起重力观测值变化,为消除这一影响而引入的校正。
- 英文名称
- earth tide correction
- 所属学科
- 地球物理学
1876年,英国物理学家L.开尔文(Lord Kelvin,1824~1907)从地球形变的迹象中提出地球是弹性体而不是完全刚体的观点。这种迹象主要表现为天文观测中的一些偏差,但当时没有观测固体潮的手段,不能加以验证。19世纪60年代,德国研制成功水平摆,并于80年代用于实际观测。但由于受到当时观测技术和理论研究水平的限制,其观测数据仍不能用于验证地球的弹性问题。一般认为最可能的验证是利用海潮的观测数据,但海潮是不遵守平衡潮规律的,直到1883年英国天文学家G.H.达尔文(George Howard Darwin,1845~1912)对海潮观测中长周期分量的数据进行比较,发现它只有理论值的2/3,认为所损失的1/3是由于地球的固体表面发生与海水类似的周期性涨落所致,从而验证了固体潮的存在。20世纪50年代,随着精密仪器的出现,特别是有了精密重力仪,固体潮的观测和研究才有了实际的可能。1957年,国际地球物理年期间,世界上开始了系统的固体潮观测和研究工作。
已经有专用程序可供调用,只需输入测点的经纬度及观测时间即可。对大比例尺小工区而言,仅用测区平均经纬度值和个点观测时刻即可。
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月球和太阳对地球的引力不但可以引起地球表面流体的潮汐(如海潮、大气潮),还能引起地球固体部分的周期性形变。地球的固体部分并不是完全的刚体。地壳上层具有一定的刚性,地幔物质具有某种塑性,地核外层为液态。固体潮使大地水准面的形状发生周期性的变化,局部发生倾斜,面上的重力值也发生变化。引潮力使地球各部分发生形变,并引起地球密度的变化,由此产生附加的引力位。固体潮能从理论上预先计算出引起形变的作用力,因此可以估算出地面点由于固体潮产生的形变量,从而提供地面变形的改正数据,进行固体潮校正计算。
受固体潮的影响,地面不停地变形,影响到各种测量数据的精确度。所以在进行精密大地测量时,须加上相应的修正值。现在重力观测精度已达到10-7数量级,而重力潮汐变化影响的最大幅度可达10-6数量级,须加入改正。卫星激光测距精度达到3厘米,而地面测站的垂直潮汐形变达到30~40厘米的幅度,须加以改正。固体潮的变化对卫星轨道也有摄动作用,所以在卫星轨道设计中必须顾及这一影响。另外在进行重力静态观测、重力流动测量、地形变测量、地下水位观测以及有关仪器研制等方面,也都需要考虑到固体潮的影响。还有学者提出固体潮与岩浆分异等作用的关系问题。根据固体潮汐记录,还可计算地壳、地幔及地球自转速度变化等一些重要的地球物理数据参数。
扩展阅读
- 张胜业,潘玉玲.应用地球物理学原理.武汉:中国地质大学出版社,2004.