形变地球Euler引力位增量的理论研究.pdfVIP

第25卷第2期 徐州师范大学学报(自然科学版) V01．25，No．2 2007年6月 J．ofXuzhouNormalUniv．(NaturalScienceEdition) Jun．，2007 形变地球Euler引力位增量的理论研究 张捍卫1’2，许厚泽3，王爱生3 (1-徐州师范大学物理与电子工程学院，江苏徐州221116；2．中国科学院国家天文台／云南天文台，云南昆明650011 3．中国科学院测量与地球物理研究所，湖北武汉430077) 摘要：地球在各种力学机制的作用下产生了形变，形变又导致地球引力位的变化，即形变附加位或Euler引力位的 增量．在球对称地球模型下，本文基于标量球函数和矢量球函数，对地球形变的体积膨胀、质量迁移和在边界表面的质量 收缩引起的Euler引力位增量进行了展开，明确了重力场变化的若干概念，可为高精度地球重力场时空变化的理论研究 提供参考和依据． 关键词：Euler引力位的增量；标量球函数；矢量球函数 中图分类号：P312．1 文献标识码：A 文章编号：1007—6573(2007)02—0055—06 0 引言 随着测量技术的发展以及地球引力场模型的不断精化，现在能够在短时期探测到重力场的变化[1]． 引起地球重力场变化的原因包括海洋和固体地球潮汐、冰期后反弹、两极冰帽的长期融化、地下水的季 节性变化、核幔耦合和大地震等[2]．这些效应既有周期性的成分也有非周期性的成分，除了大地震外，这 些特征在本质上属于全球性的．目前，一系列新的与测定地球重力场有关的计划(例如德国的CHAMP 高)的地球重力场的时变性作为重要监测和研究内容．可以相信随着这些计划的实施，地球重力场的时 变性将得到更深入的揭示，它对地球物理和大地测量学的发展将起到新的推动作用．文献[3]在理论上 研究了形变天体引力场的时空变化，给出了引力场增量方程的特解，在球对称地球模型下，研究了地球 中国大陆部分地区的重复重力测量资料，表明重力变化具有明显的区域性特征，并指出开采地下流体造 成的大面积地面沉降，大面积山区继承性、同步性的构造运动和地震活动等可能是造成地表重力趋势性 变化的主要原因． 本文研究了形变地球的Euler引力位增量，在球对称模型下，通过标量球函数和矢量球函数对地球 形变的体积膨胀、质量迁移和在边界表面的质量收缩引起的Euler引力位增量进行了展开，改进了文献 [3]的推导过程．其工作可为地球重力场的时空变化研究提供理论参考和依据． 1形变地球的引力场方程 根据大地重力学理论知，Euler引力位增量荫(x，￡)满足Poisson方程口’8]： △驴}(x，￡)一一47cG和l(工，￡)， (1) 8·(ID(X，to)H)， (2) P1(x，￡)一一V 这里v8是Eulerian梯度算符，Euler引力位增量诸在地球表面和内部的跃变条件是‘引： [荫(z，f)]±一0， (3) [n·VE妒}(x，￡)一47c(和(n·H)]±一一47((私， (4) 收稿日期：2006—11-03 基金项目：江苏省高校自然科学基金资助项目(06KJB420111) 作者简介：张捍卫(1967一)，男，辽宁昌图人，教授，博士后，主要从事空间大地测量学和动力大地测量学的理论研究 徐州师范大学学报(自然科学版) 第25卷 g}(x，￡)一V8驴}(x，￡)， (5) 非均质Eulerian引力位增量微分方程(1)式的特解是‘3|： 承州，一G，船絮等一GJI 搬堕半昝}掣