蘇教小學(xué)科學(xué)六上《2.1.地球的形狀》課件 (十)

地球的形狀防災(zāi)技術(shù)系武曄2006.9.22WUYe基本概念馬古拉公式和克萊羅方程地球扁率的測(cè)定方法地球形狀的精確研究固體潮汐和負(fù)荷潮汐內(nèi)容提要2006.9.22WUYe基本概念地球形狀的物理定義地球形狀的描述人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)2006.9.22WUYe基本概念－地球形狀的物理定義地球形狀不是指它的表面自然形狀，而是通過重力場或反映重力場影響的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的測(cè)量而得到的大地水準(zhǔn)面形狀。平靜海面及其在地下的自然延伸，可以代表地球形狀。2006.9.22WUYe基本概念－地球形狀的描述1、地球作為正球體，是在自身吸集過程中形成的。2、地球作為一個(gè)扁球體，是在長期旋轉(zhuǎn)過程中形成的。3、地球作為一個(gè)三軸橢球體，可能與地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。2006.9.22WUYe基本概念－人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)1、認(rèn)識(shí)階段：正球體扁球體緯向偏移經(jīng)向偏移局部偏移2、確定地球形狀的步驟：（1）給出與地球形狀最接近的旋轉(zhuǎn)橢球體的形狀，即參考橢球面或扁球體，用扁率描述。（2）給出大地水準(zhǔn)面相對(duì)于上述參考橢球面的差值，可正（高）可負(fù)（低）。2006.9.22WUYe基本概念馬古拉公式和克萊羅方程地球扁率的測(cè)定方法地球形狀的精確研究固體潮汐和負(fù)荷潮汐內(nèi)容提要2006.9.22WUYe馬古拉公式和克萊羅方程基本概念馬古拉公式克萊羅方程2006.9.22WUYe馬古拉公式和克萊羅方程－基本概念重力是向量，重力位是標(biāo)量，重力位的導(dǎo)數(shù)是重力。地球重力是地球引力和離心力之和。離心力約為引力的1/300。地球重力通常近似為地球引力。若力寫成F(Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z)，力位寫成U，則存在以下關(guān)系：2006.9.22WUYe馬古拉公式和克萊羅方程－馬古拉公式1、馬古拉第一公式（離地球較遠(yuǎn)處的引力位）：2、馬古拉第二公式（轉(zhuǎn)軸對(duì)稱球體引力位，即A=B）：2006.9.22WUYe馬古拉公式和克萊羅方程－扁球方程橢圓方程：（扁球方程）2006.9.22WUYe馬古拉公式和克萊羅方程－克萊羅方程等位面方程：（克萊羅方程）在的高階小量情況下，克萊羅扁球方程中的可理解為地球的幾何扁率2006.9.22WUYe基本概念馬古拉公式和克萊羅方程地球扁率的測(cè)定方法地球形狀的精確研究固體潮汐和負(fù)荷潮汐內(nèi)容提要2006.9.22WUYe地球扁率的測(cè)定方法扁率的定義測(cè)量地球扁率的方法地球扁率的數(shù)值2006.9.22WUYe地球扁率的測(cè)定方法－扁率的定義幾何扁率：重力扁率：動(dòng)力扁率：H=(C-A)/C2006.9.22WUYe地球扁率的測(cè)定方法－測(cè)量地球扁率的方法天文大地方法，結(jié)果：1/280重力方法,結(jié)果：1/297.3衛(wèi)星定位方法，結(jié)果：1/298.256地球扁率的數(shù)值：1/298.256,約1/300。2006.9.22WUYe基本概念馬古拉公式和克萊羅方程地球扁率的測(cè)定方法地球形狀的精確研究固體潮汐和負(fù)荷潮汐內(nèi)容提要2006.9.22WUYe地球形狀的精確研究1、軸對(duì)稱（帶諧函數(shù)表示）的“梨形地球”北極高出參考橢球面10米，南極低于參考橢球面30米。2、非對(duì)稱（田諧函數(shù)表示）的“緯向起伏地球”高低落差的精度小于5米。2006.9.22WUYe基本概念馬古拉公式和克萊羅方程地球扁率的測(cè)定方法地球形狀的精確研究固體潮汐和負(fù)荷潮汐內(nèi)容提要2006.9.22WUYe固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐1、固體潮：指在日月引力作用下，固體地球的局部變形。2、拉普拉斯潮汐方程2006.9.22WUYeφ地心緯度、月球相對(duì)于赤道面的赤緯δ(偏角)和t為月球的時(shí)角固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐2006.9.22WUYe固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐2006.9.22WUYe固體潮汐分量代號(hào)周期解釋M2S2N2K2O1P1K1M0S012h25m12h00m12h09m11h58m25h49m24h04m25h56m13.66d182.5d月球主半日波太陽主半日波月球扁率主半日波月球-太陽主赤緯半日波月球主全日波太陽主全日波月球-太陽主赤緯半日波月球扁率主半月波太陽扁率主半年波*表中d—天，h—時(shí)，m—分。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐－引潮力位產(chǎn)生的重力變化2006.9.22WUYe1．剛體地球情況2．變形地球情況

W0是地球不受引潮力作用時(shí)，由于自身引力而形成的重力位。W2是引潮力位。kW2是由于地球受引潮力作用而產(chǎn)生的附加重力位。g0Δr是地球變形后觀測(cè)點(diǎn)垂直位移Δr減少的重力位。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐－引潮力位產(chǎn)生的重力變化2006.9.22WUYe(1)重力測(cè)量。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐－引潮力位產(chǎn)生的重力變化2006.9.22WUYe(2)垂線偏差。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐－引潮力位產(chǎn)生的重力變化2006.9.22WUYe(3)潮汐高度。勒夫數(shù)：表示引潮力位與形變關(guān)系的三個(gè)參數(shù)h、k、l。h：固體潮高度與平衡海潮潮高之比，約為0.59。k：地球變形產(chǎn)生的附加力位與引潮力位之比，約為0.27。l；地殼水平位移與海潮水平位移之比，約為0.04。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－固體潮汐－引潮力位產(chǎn)生的重力變化2006.9.22WUYe有一組實(shí)測(cè)值：=0.64-0.84(平均0.71)，=1.13-1.24(平均1.15)，=0.04-0.08(平均0.05)，由方程組可算出勒夫數(shù)為：h=0.59，k=0.27，l=0.04固體潮汐和負(fù)荷潮汐－負(fù)荷潮汐負(fù)荷固體潮：是由于海潮負(fù)荷引起的固體地球變形。在潮汐分量分析中，與日月引力引起的固體地球變形相比，相應(yīng)的負(fù)荷勒夫數(shù)是高階小量，但對(duì)提取地震預(yù)報(bào)信息有貢獻(xiàn)。固體潮汐和負(fù)荷潮汐－負(fù)荷固體潮汐－負(fù)荷勒夫數(shù)的估計(jì)012345681018250.1337000.290000.11301.15110.33640.03581.12590.20290.07981.09340.13510.06211.11110.10470.04611.17380.09020.03861.3240.07620.03151.47470.06860.02841.97970.05310.02422.30730.04510.0228325610018032542555075010003000100002.55240.03880.02133.05640.02510.01623.57030.01430.01024.34398.07×10-35.47×10-35.74885.36×10-32.91×10-36.70224.86×10-32.56×10-37.81814.50×10-32.60×10-39.29284.2