反射定律

[拼音]:haiyang zhongli celiang

[外文]:marine gravimetric survey

測量海區重力加速度的工作。為研究地球形狀和地球內部構造,勘探海洋礦產資源,保障航天和遠端武器發射等提供重力資料。大洋上的重力測量工作,最先是由荷蘭大地測量學家韋寧·邁內茲(F.A.Vening Meinesz)於1923年用海洋三擺儀在潛水艇中進行的。此後,在沿海淺水區域常使用海底重力儀,利用遙測裝置在海面上進行觀測。這種重力儀的結構和陸地重力儀類似,觀測精度也較高,但由於遙測等技術問題不易解決,觀測時間較長,效率低,所以以後逐漸被淘汰。第二次世界大戰後,美國、聯邦德國、蘇聯、日本等國家研製出的海洋重力儀安裝在船上,能在航行中進行重力測量。由於這種儀器觀測方便,工作效率高,目前廣泛用於海洋重力測量。

海洋重力測量分路線測量(斷面測量)和麵積測量兩種方式。面積測量的測網密度根據任務和條件確定。主測線應儘量垂直於區域地質構造線或地形走向線的方向。海洋重力測量通常採用單次觀測法,起始、閉合於陸岸碼頭的基點,一般一次閉合的時間較長。在大洋上可利用已有的重力點作檢查。

在航行中進行重力測量,重力儀會受到各種干擾加速度的影響,必須予以改正或消除。加速度主要受4個方面的干擾:

(1)厄缶效應因運載體相對於地球運動改變了作用在重力儀上的離心力而對重力產生的影響,又稱科里奧利加速度的影響。根據下面公式進行改正:

δgE =7.499v sinAcos嗘+0.0041v2(mGal),

式中v為船速,以節(海里/小時)為單位;A為航向角,從正北方向起算;嗘為測點的緯度。

只要測出船的航速v和航向角A,就可按上式算出厄缶改正。為了精確求得這個改正數,必須具有精密的導航裝置。

(2)水平加速度影響因波浪或機器震動等因素引起運載體在水平方向上的週期性加速度對重力的影響。它使儀器的擺杆與水平方向的夾角發生變化,而且在平行旋轉軸方向上使擺杆晃動,這種影響稱為直接影響。只要將擺杆強制在水平位置附近,直接影響就可以大大削弱。水平加速度對處於傾斜的儀器還有一種間接影響,稱布隆尼效應。產生這種效應的原因是由於用來保持重力儀水平的常平架相當於繞定點轉動的擺,在水平加速度ɑ作用下常平架的軸線偏離垂線方向,而在重力g和水平加速度ɑ 的合力方向上,因此重力儀測得的是此合力,需在觀測重力中加上此項改正,其值為:

式中

為水平加速度ɑ在x 軸和у 軸方向上的分量。為了求得布隆尼改正,可採用一對長短週期擺實際測得

值。

由於常平架置平重力儀的精度較低,現已逐漸被陀螺穩定平臺代替。若重力儀安裝在陀螺穩定平臺上,平臺長週期偏離值小於5′,布隆尼效應可忽略不計;平臺隨水平加速度作週期性晃動時,將產生短週期晃動誤差,這也要求平臺能予以消除。

(3)垂直加速度影響因波浪或機器震動等因素引起的週期性垂直加速度對重力的影響。理論上,只要在一個時間段(通常在3~5分鐘)內進行觀測,取觀測的平均值,就可以消除垂直加速度的影響。實際上,垂直加速度的振幅往往很大,在平靜海況下可達10~20伽,在較惡劣海況下可達100伽,因此它的變化範圍遠遠超出重力儀的讀數範圍。為了解決這個問題,一般採用粘滯性很大的液體或強磁場進行強阻尼,削弱這種週期垂直加速度的幅度,或採用數字濾波的方法予以消除。採用何種方法視重力儀的具體型別而定。

(4)交叉-耦合效應又稱C-C效應。旋轉型海洋重力儀安置在陀螺穩定平臺上進行測量時,週期相同、相位差

的垂直加速度和水平加速度共同作用在擺杆上的一種效應。一般是由儀器本身的特殊裝置測算後自動改正。

海洋重力儀上的水準器的水平位置、儀器的格值、阻尼的時間常數、儀器的零點漂移(掉格)等應經常進行檢查測定,這對提高重力測量成果的質量將起很大作用。

海洋重力測量的精度,除了受重力儀的誤差影響外,很大程度取決於海上導航定位的精度。因而近海區要儘量用高精度的定位方法,遠洋應採用精度較高的綜合衛星定位系統(見衛星大地測量學)定位。

海洋重力儀的觀測重力值的計算公式通常為:

g =g0+K△S +δgE +δgt,

式中g0為重力起算點(基點)的絕對重力值;K為重力儀格值;△S為消除了海上各種擾動加速度影響同基點間重力儀讀數差;δgE為厄缶改正;δgt為儀器零點漂移改正。

觀測重力值經空間改正、布格改正、均衡改正,並引入正常重力場改正(減去正常重力值),可分別計算出空間異常、布格異常和均衡異常(見重力異常),由此還可繪製出相應的重力異常平面圖或剖面圖。