苏教版科学六上《地球的形状》课件十.ppt

1 地球的形状 防灾技术系武晔 2006 9 22WUYe 2 基本概念马古拉公式和克莱罗方程地球扁率的测定方法地球形状的精确研究固体潮汐和负荷潮汐 内容提要 2006 9 22WUYe 3 基本概念 地球形状的物理定义地球形状的描述人类对地球形状的认识 2006 9 22WUYe 4 基本概念 地球形状的物理定义 地球形状不是指它的表面自然形状 而是通过重力场或反映重力场影响的卫星运动的测量而得到的大地水准面形状 平静海面及其在地下的自然延伸 可以代表地球形状 2006 9 22WUYe 5 基本概念 地球形状的描述 1 地球作为正球体 是在自身吸集过程中形成的 2 地球作为一个扁球体 是在长期旋转过程中形成的 3 地球作为一个三轴椭球体 可能与地球内部的物质运动有关 2006 9 22WUYe 6 基本概念 人类对地球的认识 1 认识阶段 正球体扁球体纬向偏移经向偏移局部偏移2 确定地球形状的步骤 1 给出与地球形状最接近的旋转椭球体的形状 即参考椭球面或扁球体 用扁率描述 2 给出大地水准面相对于上述参考椭球面的差值 可正 高 可负 低 2006 9 22WUYe 7 基本概念马古拉公式和克莱罗方程地球扁率的测定方法地球形状的精确研究固体潮汐和负荷潮汐 内容提要 2006 9 22WUYe 8 马古拉公式和克莱罗方程 基本概念马古拉公式克莱罗方程 2006 9 22WUYe 9 马古拉公式和克莱罗方程 基本概念 重力是向量 重力位是标量 重力位的导数是重力 地球重力是地球引力和离心力之和 离心力约为引力的1 300 地球重力通常近似为地球引力 若力写成F Fx Fy Fz 力位写成U 则存在以下关系 2006 9 22WUYe 10 马古拉公式和克莱罗方程 马古拉公式 1 马古拉第一公式 离地球较远处的引力位 2 马古拉第二公式 转轴对称球体引力位 即A B 2006 9 22WUYe 11 马古拉公式和克莱罗方程 扁球方程 椭圆方程 扁球方程 2006 9 22WUYe 12 马古拉公式和克莱罗方程 克莱罗方程 等位面方程 克莱罗方程 在的高阶小量情况下 克莱罗扁球方程中的可理解为地球的几何扁率 2006 9 22WUYe 13 基本概念马古拉公式和克莱罗方程地球扁率的测定方法地球形状的精确研究固体潮汐和负荷潮汐 内容提要 2006 9 22WUYe 14 地球扁率的测定方法 扁率的定义测量地球扁率的方法地球扁率的数值 2006 9 22WUYe 15 地球扁率的测定方法 扁率的定义 几何扁率 重力扁率 动力扁率 H C A C 2006 9 22WUYe 16 地球扁率的测定方法 测量地球扁率的方法 天文大地方法 结果 1 280重力方法 结果 1 297 3卫星定位方法 结果 1 298 256地球扁率的数值 1 298 256 约1 300 2006 9 22WUYe 17 基本概念马古拉公式和克莱罗方程地球扁率的测定方法地球形状的精确研究固体潮汐和负荷潮汐 内容提要 2006 9 22WUYe 18 地球形状的精确研究 1 轴对称 带谐函数表示 的 梨形地球 北极高出参考椭球面10米 南极低于参考椭球面30米 2 非对称 田谐函数表示 的 纬向起伏地球 高低落差的精度小于5米 2006 9 22WUYe 19 基本概念马古拉公式和克莱罗方程地球扁率的测定方法地球形状的精确研究固体潮汐和负荷潮汐 内容提要 2006 9 22WUYe 20 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 1 固体潮 指在日月引力作用下 固体地球的局部变形 2 拉普拉斯潮汐方程 2006 9 22WUYe 地心纬度 月球相对于赤道面的赤纬 偏角 和t为月球的时角 21 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 2006 9 22WUYe 22 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 2006 9 22WUYe 固体潮汐分量 表中d 天 h 时 m 分 23 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 引潮力位产生的重力变化 2006 9 22WUYe 1 刚体地球情况2 变形地球情况W0是地球不受引潮力作用时 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产生的附加重力位 g0 r是地球变形后观测点垂直位移 r减少的重力位 24 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 引潮力位产生的重力变化 2006 9 22WUYe 1 重力测量 25 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 引潮力位产生的重力变化 2006 9 22WUYe 2 垂线偏差 26 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 引潮力位产生的重力变化 2006 9 22WUYe 3 潮汐高度 勒夫数 表示引潮力位与形变关系的三个参数h k l h 固体潮高度与平衡海潮潮高之比 约为0 59 k 地球变形产生的附加力位与引潮力位之比 约为0 27 l 地壳水平位移与海潮水平位移之比 约为0 04 27 固体潮汐和负荷潮汐 固体潮汐 引潮力位产生的重力变化 2006 9 22WUYe 有一组实测值 0 64 0 84 平均0 71 1 13 1 24 平均1 15 0 04 0 08 平均0 05 由方程组可算出勒夫数为 h 0 59 k 0 27 l 0 04 28 固体潮汐和负荷潮汐 负荷潮汐 负荷固体潮 是由于海潮负荷引起的固体地球变形 在潮汐分量分析中 与日