離心力位（離心力位）

簡(jiǎn)介

地球重力場(chǎng)模型是描述地球重力場(chǎng)最有效的手段。所謂地球重力場(chǎng)模型，實(shí)際上就是地球引力位的系數(shù)模型，它將復(fù)雜的地球重力場(chǎng)用球諧函數(shù)的形式解析表達(dá)，能十分方便快速地表示和計(jì)算大地水準(zhǔn)面、重力異常、垂線偏差、擾動(dòng)重力和高程異常等任意擾動(dòng)場(chǎng)元。

引力場(chǎng)

牛頓在經(jīng)典力學(xué)體系中使用萬(wàn)有引力定律描述物體之間的引力作用，而這種相互作用的特殊性在于僅與物體的質(zhì)量和物體間距離相關(guān)。在萬(wàn)有引力定律中，引力被描述為空間中任意兩個(gè)具有質(zhì)量的物體之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)相互作用。而實(shí)際上，引力并不是兩個(gè)物體間實(shí)質(zhì)性的吸引相互作用力，而是一個(gè)物體所具有的物理性質(zhì)對(duì)另一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，這個(gè)物理性質(zhì)同時(shí)也是一個(gè)物理量，能夠用定量的理論來(lái)進(jìn)行刻畫和描述，這就是引力場(chǎng)理論。

在場(chǎng)論提出前，物理學(xué)家把粒子的相互作用看成是某種東西越過粒子之間的距離而直接作用于粒子——即所謂的超距作用。場(chǎng)論最先是由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在19世紀(jì)提出來(lái)描述電磁現(xiàn)象的，與之前不同的就是，場(chǎng)論認(rèn)為作用都是局部現(xiàn)象，每個(gè)粒子在其自身所在地點(diǎn)與場(chǎng)發(fā)生相互作用。20世紀(jì)初阿爾伯特·愛因斯坦發(fā)展了他的引力場(chǎng)論，即廣義相對(duì)論。愛因斯坦認(rèn)為空間是物質(zhì)所具有的一種屬性，而在具有質(zhì)量的物質(zhì)附近，空間是彎曲的，而黎曼幾何被成功的應(yīng)用于廣義相對(duì)論中，用來(lái)將彎曲的空間幾何化，并能夠?qū)?duì)引力場(chǎng)的理論描述精確定量化。廣義相對(duì)論的理論體系建立之后，科學(xué)家通過對(duì)天文現(xiàn)象的觀測(cè)驗(yàn)證了其有效性和準(zhǔn)確性。

地球自轉(zhuǎn)的影響

地球自轉(zhuǎn)是地球的一種重要運(yùn)動(dòng)形式，由于受到外部天體（主要是月球和太陽(yáng)）的影響，同時(shí)由于地球本身（包括大氣、海洋和固體地球）各種復(fù)雜的物態(tài)和運(yùn)動(dòng)形式的影響，地球自轉(zhuǎn)呈現(xiàn)出極其復(fù)雜的規(guī)律。對(duì)地球自轉(zhuǎn)規(guī)律的研究一直是天文學(xué)和地球科學(xué)相互交叉滲透的邊緣課題，關(guān)于地球自轉(zhuǎn)仍有很多懸而未決的問題，吸引著眾多學(xué)者關(guān)注。

潮汐是在地球參考系（TRF）中，即在地球表面上測(cè)定的，它不僅受到日月和其它行星的引力作用，而且還涉及到一個(gè)重要的慣性力的貢獻(xiàn)，也就是地球外殼并不構(gòu)成一個(gè)慣性系。除了由于地球表面的潮汐位移引起的相對(duì)加速度外，還存在由于參考系的旋轉(zhuǎn)引起的Cori-olis力和離心力。近代地球潮汐理論認(rèn)為地球是均勻旋轉(zhuǎn)的，而由于極移和日長(zhǎng)變化引起的附加效應(yīng)一般被忽略了。

由于地球是一個(gè)彈性體，它在自轉(zhuǎn)離心力的作用下會(huì)產(chǎn)生形變，伴隨形變產(chǎn)生的地球體積和密度分布的改變將引起一個(gè)形變附加位。這個(gè)形變附加位不僅導(dǎo)致彈性地球固體表面發(fā)生形變，還會(huì)引起地球外部引力場(chǎng)和重力場(chǎng)的變化。根據(jù)理論力學(xué)中的慣性系和轉(zhuǎn)動(dòng)參考系的基本概念，可以導(dǎo)出由于地球自轉(zhuǎn)慣性離心力引起的一系列天文地球動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。

詳細(xì)討論了地球自轉(zhuǎn)的天文地球動(dòng)力學(xué)效應(yīng)、地極移動(dòng)和日長(zhǎng)變化導(dǎo)致地球引力位系數(shù)產(chǎn)生時(shí)變特性并引起重力的攝動(dòng)。根據(jù)理論力學(xué)的基本概念，導(dǎo)出了由于地球自轉(zhuǎn)變化引起的地球引力位系數(shù)變化、重力攝動(dòng)、垂線偏差和地球形變的表達(dá)式，并定量地研究了極移和日長(zhǎng)變化對(duì)測(cè)站重力觀測(cè)值和地球形變的影響。建議在高精度的空間大地測(cè)量中要顧及到地球自轉(zhuǎn)變化引起的一系列效應(yīng)。