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高分辨率重力地图绘成 各地域差异幅度远超预期

http://www.kexue.com 2013-08-22 10:57:33 新浪科技  发表评论


世界引力地图,展示的引力场涵盖近30亿个地点,覆盖地球80%的大陆块。地图显示一些意想不到的地方存在更大的引力差异

GOCE卫星2011年获取的图像揭示了引力如何随地区不同发生变化,但精确度只有2到10公里

  根据澳大利亚科学家进行的计算,一个人的体重在地球不同地区存在差异。不过,这种差异并不大。如果一个人从北极前往秘鲁山区,体重将下降1%左右。造成这种现象的原因在于,地球是一个近乎完美的球体,各地区的重力存在差异。赤道地区的重力较小,高纬度地区重力较大。

  根据一幅新绘制的高分辨率世界重力地图,地球各地的重力差异幅度远远超过最初预计。世界重力地图展示的重力场涵盖近30亿个地点,覆盖地球80%的大陆块。这幅地图是对2011年利用GOCE(地球重力场与海洋环流探测卫星的英文首字母缩写)卫星所做研究进行的改进。GOCE获取的图像揭示了重力如何随地区不同发生变化,但精确度只有2到10公里。

  为了改善数据,澳大利亚科廷大学的克里斯蒂安-赫特利用现有的高分辨率地球重力模型,借助来自超高分辨率卫星的重力信号和地形数据对模型进行增强。这项研究是一项大规模国际合作计划的一部分。类似这样对整个地球的重力场进行超高分辨率测绘的研究还是第一次。

  根据世界重力地图,一些意想不到的地方存在更大的重力差异。例如,秘鲁纳瓦多-胡斯卡兰山(Mount Nevado Huascarán)的重力加速度最小,只有9.7639 米/秒^2。北冰洋的重力加速度最大,可达到9.8337米/秒^2。发表在《地球物理研究快报》上的研究论文指出:“这意味着地球上的重力加速度差异幅度在0.07米/秒^2左右或者说0.7%,比标准模型预计的幅度高出大约40%,后者为0.5%。”

  科庭大学的研究小组利用一台超级计算机对数据进行计算,空间尺度不到200米。空间学系副教授迈克尔-库赫指出:“我们在4周内进行了数量惊人的计算,涵盖地球上超过2.3亿个地点。我们将整个任务分成672个独立的计算工作。如果使用标准台式机进行此项工作,需要近6个月时间才能完成。”

  世界重力地图帮助科学家了解地球结构的更多细节,远远超过过去。形象地说,科学家就如同从地球观察地球。库赫表示:“从地球物理学的角度上说,我们能够更准确地锁定大型矿藏的位置,因为重力较高的地区可能存在高密度的矿藏。此外,这幅地图也能让空间学研究受益。空间学研究需要非常精确的地球重力数据。这幅地图涵盖整个地球并且拥有超高分辨率,能够帮助科学家了解全球、地区以及特定位置的重力数据。”世界重力地图项目由国际重力测量局领导,世界各地的很多科研机构参与其中,其中包括联合国教科文组织。(孝文)

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