地球重力
2011-12-04 22:00:31   来源：   点击：

1687年英国数学家牛顿（Isaac Newton, 1643-1727）提出万有引力定律，认为地表重力与天体运动是相同的自然定律。重力测量可分为绝对重力测量和相对重力测量。绝对重力测量是利用仪器装置，测出某一固定点的绝对重力值。早期是利用单摆或复摆等实验来进行观测。只要量测出摆绳的长度和单摆的周期，就可以计算出绝对重力值，复摆可以测得较准确的绝对重力值。世界第一个绝对重力基准点位於德国波茨坦（Potsdam），就是利用复摆测得该基准点的绝对重力值。现代绝对重力测量是利用自由落体的原理，在真空的管状容器里，物体自顶端自由落下，精密量测出物体落下的时间及位移，就可以求得绝对重力值。

相对重力测量则是利用重力仪量测两点间的重力差值，若已知其中一点的绝对重力值，则另一点的绝对重力值就可以求得。重力仪的内部构造类似长周期地震仪，是以振动周期较长的弹簧悬挂一重物，当重力改变，弹簧的长度就跟着改变，这个改变量经光学与机械放大作用，就可测得两点间的相对重力值。重力仪内部最重要的零件是零长弹簧，这种特殊弹簧的作用力与其长度成比例，而不是与弹簧的伸长量成比例，重力仪选用周期较长的零长弹簧来悬挂重物，将可提高仪器的灵敏度。目前最先进的重力仪是全自动化且自动水平的可携式电子重力仪。

超导重力仪是利用某些金属的超导性质，以及在超导体表面形成电流而产生抗拒外磁场磁矩所设计而成，可以用来量测因地潮、地震、自由振动及极移运动等引起的重力微小变化。

台湾最早的重力测量是1937年（昭和12年）建立的13个绝对重力基点。1945年後，中国石油公司（今台湾中油公司）为了探勘台湾的油气资源，在台湾西部平原和麓山带进行全面性的重力普测。1962年美军远东测绘局利用相对重力测量方式，将绝对重力值从东京国际重力基点引建到台北的松山机场。1985年美国木洞海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution），将位於松山机场的国际重力基点与1971国际重力基准网（International Gravity Standardization Net 1971, IGSN-71）进行联测。1980年起中央研究院地球科学研究所为研究台湾地区地壳及上部地函构造，进行全台重力普测，共观测603个点。2005年，内政部地政司於新竹十八尖山设立国家重力基准站，站内设置FG-5绝对重力仪、SG超导重力仪及EG相对重力仪，进行重连续观测及重力仪校正的工作。内政部地政司也陆续进行海上及空中的重力测量。

中文关键字： 零长弹簧 , 大地水准面 , 超导重力仪 , 大地均衡

英文关键字zero-length spring , geoid , super-conductivity gravimeter , isostasy

参考资料

1. Lowrie, W. 1997. Fundamentals of Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Fowler, C. M. R. 1990. The Solid Earth, Cambridge: Cambridge University Press.
3. 王乾盈。2006。《基础地球科学》。台北：全华科技。
4. 曾华霖。2005。《重力场与重力勘探》。北京：地质出版社。
5. USGS Earthquake Hazards Program。http://earthquake.usgs.gov/。

延伸阅读

1. Garland, G. D. 1971. Introduction to Geophysics. Philadelphia: Saunders.