形变地球对不同驱动力的响应.pdfVIP

第48卷第4期 天 文 学 报 V01．48No．4 2007年10月 ACTAASTRoNoMICASINICA oct．．2007 形变地球对不同驱动力的响应冰 张捍卫1，2t铁琼仙2 杨磊2 (1河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003) (2中国科学院国家天文台／云南天文台昆明650011) 摘要 地球形变位移场和重力场的时空变化无论在基础理论研究，还是在地理空间信 息建设中都具有重要的意义．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引力位增量．基于矢量球函数的基本理论，讨论了 引潮力、负载力和地表应力对地球形变和引力位增量的影响，给出了均匀不可压缩地球模 型的Euler引力位增量的具体表达式和Love数的理论关系．可为地球形变的理论研究提 供参考和依据． 关键词太阳系：地球，物理数据与过程：引力 中图分类号： P183； 文献标识码：A 1 引言 根据高精度的人造地球卫星轨道摄动的数据分析表明|1|，地球重力场是随时间变化 的，它既有周期性的成分也有非周期性的成分．引起地球重力场变化的原因主要包括日 月引潮力、地球自转离心力、负载力(大气负载、海洋负载、地形负载(降雨降雪、冰期 后反弹和高山负载)和(核幔耦合等))，以及地球表面和内部边界应力(大气压力、风产生 的应力、地震应力和地球动力学参数的变化)等[2】．文[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，对于球对称地球模型研究了地球引力场 对内外体力和应力的响应，给出了形变地球的位和位移Love数之间的理论关系．许厚泽 ㈨】和李国营【6，7]利用扰动位展开法建立了较完善的横向不均匀、各向异性非旋转球形 地球模型的潮汐模拟理论，其工作受到了国际上的重视．文[8—10】分析了中国大陆部分 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． 本文在前人工作的基础上，总结归纳了引潮力、负载力和地表应力对地球形变的影 对地球引力位增量的影响．研究表明地球潮汐形变和负载形变只有球形场位移，没有环 2006．05—29收到原稿，2006一09一05收到修改稿 }云南省自然科学基金(2005A0010R)资助项目 tzhanwei800@163．com 450 天 文 学 报 48卷 形场位移．而地表应力产生的形变既有球形场位移又有环形场位移．同时得出了均匀不 的关系．本文工作可为地球形变的理论研究提供参考和依据． 2引潮力位、负载位和地表应力 在地球内部或外部任意一点x(兄，@，A)陋、0和A是该点的地心距、余纬和经 度)的引潮力位，由于地球质量分布的不连续性在地球表面aQx—s刍+和地球内部边界 J： aQ肛=s磊。上的质量收缩引起的负载力位分别是阶1，12 场(冠，@，A，￡) (鲁)。(‰cos㈣城扣n㈣)y吣A)u (鲁)。吼∽y№A))RR+)(1) = 口：。(s)y2m(o，A)= 吃1’(R，@，A，t) A)嬲+，(2) J然罐刚∽少∽㈡yfm(e7 VL1叫j_一V几叫∥ 【可耳丁研wV叫乞 = 晚‘’(R，@，A，￡) 可；。(s)l，。…(@，A)=