苏教小学科学六年级上册21地球的形状PPT课件10

地球的形状防灾技术系武晔2006.9.22WUYe一．基本概念二．马古拉公式和克莱罗方程三．地球扁率的测定方法四．地球形状的精确研究五．固体潮汐和负荷潮汐内容提要2006.9.22WUYe基本概念一．地球形状的物理定义二．地球形状的描述三．人类对地球形状的认识2006.9.22WUYe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一．基本概念二．马古拉公式和克莱罗方程三．地球扁率的测定方法四．地球形状的精确研究五．固体潮汐和负荷潮汐内容提要2006.9.22WUYe马古拉公式和克莱罗方程一．基本概念二．马古拉公式三．克莱罗方程2006.9.22WUYe马古拉公式和克莱罗方程－基本概念1.重力是向量，重力位是标量，重力位的导数是重力。2.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：.,,zUFyUFxUFzyx2006.9.22WUYe马古拉公式和克莱罗方程－马古拉公式3(3).2GMGUABCIrr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）：2222221()d()d()d2vvvxyMyzMzxM).(21BAC).1cos3)((223ACrGrGMULVGUVd2006.9.22WUYe马古拉公式和克莱罗方程－扁球方程椭圆方程：（扁球方程）1cossin222car122220sincos(1)raa).sin1(20aar2006.9.22WUYe0()/aca马古拉公式和克莱罗方程－克莱罗方程等位面方程：.sin21)1cos3(22222232rJrGMarGMVUW.sin21)1cos3(202222232WrJrGMarGM2(1cos)ra（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202006.9.22WUYe一．基本概念二．马古拉公式和克莱罗方程三．地球扁率的测定方法四．地球形状的精确研究五．固体潮汐和负荷潮汐内容提要2006.9.22WUYe地球扁率的测定方法一．扁率的定义二．测量地球扁率的方法三．地球扁率的数值2006.9.22WUYe地球扁率的测定方法－扁率的定义1.几何扁率：2.重力扁率：3.动力扁率：H=(C-A)/C()/aca()/pepggg2006.9.22WUYe地球扁率的测定方法－测量地球扁率的方法1.天文大地方法，结果：1/2802.重力方法,结果：1/297.33.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一．基本概念二．马古拉公式和克莱罗方程三．地球扁率的测定方法四．地球形状的精确研究五．固体潮汐和负荷潮汐内容提要2006.9.22WUYe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一．基本概念二．马古拉公式和克莱罗方程三．地球扁率的测定方法四．地球形状的精确研究五．固体潮汐和负荷潮汐内容提要2006.9.22WUYe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.cos2aRGmRGmW.31sin31sin3cos2sin2sin2coscoscos432222342ttRaMmgW2006.9.22WUYe.31cos232322RGmaWφ地心纬度、月球相对于赤道面的赤纬δ(偏角)和t为月球的时角固体潮汐和负荷潮汐－固体潮汐2006.9.22WUYe固体潮汐和负荷潮汐－固体潮汐2006.9.22WUYe固体潮汐分量代号周期解释M2S2N2K2O1P1K1M0S012h25m12h00m12h09m11h58m25h49m24h04m25h56m13.66d182.5d月球主半日波太阳主半日波月球扁率主半日波月球-太阳主赤纬半日波月球主全日波太阳主全日波月球-太阳主赤纬半日波月球扁率主半月波太阳扁率主半年波*表中d—天，h—时，m—分。固体潮汐和负荷潮汐－固体潮汐－引潮力位产生的重力变化2006.9.22WUYe1．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。g0Δr是地球变形后观测点垂直位移Δr减少的重力位。.2sin231,312cos233232RaMmgWagRaMmgaWgargk0220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。.23222rgrRWkrWgr.2gWhrkh231.刚ggr00rWWgggrr.20222rWrrWkrW.22rWg刚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。.cos211,2122WgkggjWgkggi22cos1,WgUWglU.cos121cos121,21212222WgLWglkjWgLWglkilkL1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。ghWgkWgWr///222).1)(/(2hkgW,1hk)./(2gWr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.1,1,231hklkLkhγL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，与日月引力引起的固体地球变形相比，相应的负荷勒夫数是高阶小量，但对提取地震预报信息有贡献。固体潮汐和负荷潮汐－负荷固体潮汐－负荷勒夫数的估计AYYdrd.41,0,)(56402nnGkyanyykagy.kg/mN1067.6,m10371.6,m/s982)(Pa103717.1,cm/421.132211620123Gaagg，012345681018250.1337000.290000.11301.15110.33640.03581.12590.20290.07981.09340.13510.06211.11110.10470.04611.17380.09020.03861.3240.07620.03151.47470.06860.02841.97970.05310.02422.30730.04510.0228325610018032542555075010003000100002.55240.03880.02133.05640.02510.01623.57030.01430.01024.34398.07×10-35.47×10-35.74885.36×10-32.91×10-36.70224.86×10-32.56×10-37.81814.50×10-32.60×10-39.29284.27×10-32.84×10-310.4363.71×10-32.80×10-311.3511.32×10-31.14×10-311.3694.00×10-33.43×10-4毛伟建(1984)采用G-D地球模型,通过对微分方程的数值积分，得到满足边界条件的表面值。