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海洋重力测量
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海洋重力测量
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海洋地球物理测量方法之一。重力测量以牛顿万有引力定律为理论基础，以组成地壳和上地幔各种岩层的密度差异所引起的重力变化为前题，通过专门仪器测定地球水域的重力场数值，给出重力异常分布特征和变化规律，进而研究地质构造、地壳结构、地球形态和勘探海底矿产等。
1903年，德国地球物理学家O.黑克尔最早在海船上用气压计进行重力测量，但未能获得好的结果。1920年荷兰大地测量和地球物理学家F.A.芬宁·梅因纳斯提出海洋摆仪理论并制出可消除干扰加速度影响的三摆仪；20～30年代，在他的主持下使用潜艇进行了大西洋、印度洋和爪哇海域的海洋摆仪测量，获取了大量海洋重力资料，发现在海沟处有明显的负重力异常。50年代相继制造出几种装在水面船只上，航行时做连续观测的船上重力仪。至60年代中期，这类仪器日臻完善，观测精度高，使用简便，从而逐渐取代了摆仪，加速了海洋重力测量的发展。
测量原理地球上的一切物体都要受到地球的吸引力和地球自转所产生的惯性离心力的作用。两者的向量和即为重力。重力测量即测定地球上重力加速度（重力测量中，习惯以单位质量的质点所具有的重量定义为重力加速度，通称重力）或其增量。从理论上讲，海洋重力测量主要是查明地球质量中的那些异常质量（或称地质质量）的分布状况，而异常质量仅相当于地球质量的极小部分，产生的重力异常不过是全部重力的百万分之几，因而要求重力测量仪器必须有足够的灵敏性和很高的精确度。
海上重力测量技术远较陆地测量复杂。调查船在风、海流、浪涌和潮汐的作用下，随着海洋表面水体作周期性或非周期性的运动。由于船只的这种运动所发生的纵倾和横摇，以及航速和航向的偏差，都对船上重力仪附加以相当强的水平干扰加速度和垂直干扰加速度，使得海上重力测量从原理、仪器直至观测方法都表现出一定的特殊性。
船上重力仪是海洋重力测量的主要设备，是在船只行进中连续测定重力加速度相对变化的仪器。船只的水平干扰加速度和垂直干扰加速度，以及震动等对仪器有很大影响。此外，船向东航行时，船速增大了作用在重力仪上的地球自转向心加速度，而向西航行时，船速减小这种向心加速度。这种导致重力视变化的作用称厄缶（厄特渥斯）效应。这个效应的大小与航向、航速和船只所处的地理纬度有关。克服和消除上述各项干扰效应始终是提高观测精度的关键。
测量仪器有海洋摆仪和海洋重力仪两大类。海洋摆仪是根据单摆原理设计的，借助光学照相系统观测摆动周期的变化。它的缺点是结构复杂、笨重低效、抗震性差、资料整理冗繁，因而逐步为重力仪所取代。海洋重力仪按工作条件的差别分为海底重力仪、水中重力仪和船上重力仪。船上重力仪以弹性系统结构划分，有力平衡型（又分直立型和旋转型）和振弦型。船上重力仪的结构原理是通过弹簧的伸缩量，水平摆杆的偏角，振弦的频率变化等测定重力的相对变化。同陆上重力仪相似。
观测方法基本上采用走航式的连续观测方法。海洋重力测量与陆上重力测量相比，有它的特殊要求：①需要在港口码头建立重力基点；②需要准确的船只运动参数（航向、航速、位置）；③要求船只沿着航线（测线）尽量保持匀速直线航行。另外，还要求仪器适于不同深度海区和任意航速下的观测。当配有卫星导航系统时，船只可昼夜连续工作，日效240～360海里。
海上重力测量的精度普遍比陆地低，近海的海底重力仪观测精度（以均方误差表示）为±0.2～±0.8毫伽，远海区为±3～±5毫伽，深海远洋区更低。其主要原因是测点位置的测定误差很大(几百米至几海里不等)，以及厄特渥斯校正的偏差。
资料整理是对仪器测得的原始数据引入各项校正计算重力异常的过程。观测重力值在引入必要的校正后与正常重力值的偏差称为重力异常。校正的项目很多，但可归结为两类：一类是为得到观测重力值所作的校正，如厄特渥斯校正、零点漂移校正、引入绝对重力值等；另一类是为得到重力异常所附加的校正，如自由空间校正、布格校正、地形校正和均衡校正，最后是正常场校正（见海洋重力异常）。
最终的成果是调查海域的重力异常平面图（等值线图）或剖面图，以及相应的文字说明和调查报告。
据苏联Л.В.奥戈罗多娃等1978年的统计，全球1°×1°范围内的重力测量尚有60％的空白区，其中90％在海域。加速开展海洋重力测量，研制更高精度的导航定位系统和重力仪器，实现观测整理自动化，是今后发展的方向。
参考书目
方俊著：《重力测量与地球形状学》，上册，科学出版社，北京，1965。
P.德林格尔著，詹贤鋆等译：《海洋重力学》，海洋出版社,北京,1981。(P.Dehlinger，MarineGravity，ElsevierScientificPubl.，Amsterdam，1978.)
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