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固体潮

/earth's tides/
条目作者徐建桥孙和平
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徐建桥

孙和平

孙和平

最后更新 2024-12-13
浏览 373
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由于日、月和近地行星对地球的引潮力作用所导致的地球内部和表面的周期性形变。又称固体地球潮汐。

英文名称
earth's tides
又称
固体地球潮汐
所属学科
测绘学

固体潮是联系天文学、大地测量学和地球物理学的重要交叉学科。伴随着地球的周期性整体变形,地球表面的重力、垂线方向、经纬度和应变等大地测量观测量将出现相应的周期性微小潮汐变化,分别称为重力固体潮、倾斜固体潮、天文经纬度固体潮和应变固体潮等,可以被重力仪、倾斜仪和应变仪等现代高精度大地测量仪器观测到。物体的受迫形变与其介质的物理特征(包括密度、拉梅参数等)密切相关,因此,固体地球的潮汐形变是地球介质特征的综合反映,对其观测与研究是了解地球内部结构的重要依据。

固体地球的潮汐形变习惯上采用3个无量纲体潮勒夫数描述,分别为在阶引潮力〔对应的引潮位为〕作用下,引入的地球某点的,和引入的统称为勒夫数,其在地表值分别表示为,。固体潮观测与研究的主要目的就是获得勒夫数或其线性组合。

在天体引潮力的作用下,整个地球将发生形变,假设地球在初始状态下处于流体静力平衡状态,地球潮汐形变满足Navier运动方程:

   …(1)

式中为梯度算子;为应力张量;为位移矢量;分别为初始状态下地球任意一点的引力位和密度;为潮汐运动角频率;为引力位扰动,包括引潮位和地球形变产生的附加位:

     …(2)

应力张量和位移满足地球内部介质本构方程,以弹性本构关系为例,有:

   …(3)

式中为变形前的Lamé常数;为二阶单位张量。采用最新的地球模型,在相应的边界条件下,通过上述相互耦合的三个方程的数值积分,即可获得体潮勒夫数。

在地球表面,可以采用仪器观测到各种固体地球的潮汐形变现象,即所谓的固体潮观测。观测到的各大地测量潮汐变化与相应平衡潮的比值即为其潮汐因子,潮汐因子为勒夫数的线性组合。

重力潮汐因子为:    

海潮潮汐因子为:   

倾斜潮汐因子为:  

  • 方俊.固体潮.北京:科学出版社,1984.
  • 许厚泽.固体地球潮汐.武汉:湖北科学出版社,2010.

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