扭秤

扭秤

測量重力位二次導數的儀器,早在1791年卡文迪許(H. Cavendish)用來測量重力常數的儀器就是扭秤的一種形式。1881年的匈牙利物理學家 L.von厄缶為測定物質的引力質量發展了扭秤,1915年開始用於重力勘探。

扭秤

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測量重力位二次導數的儀器,早在1791年卡文迪許(H. Cavendish)用來測量重力常數的儀器就是扭秤的一種形式。1881年的匈牙利物理學家 L.von厄缶為測定物質的引力質量發展了扭秤,1915年開始用於重力勘探
重力位W在x、у、z方向有6個二次導數:Wxx、Wyy、Wzz、Wxy、Wxz、Wyz。扭秤可測量重力在x(北)和у(東)方向的水平梯度Wxz和Wyz,以及同等位面形狀有關的2Wxy和W△(即Wyy-Wxx),其中W△是等位面的兩個主截面(曲率半徑最大和最小的兩個互相垂直的截面)的曲率差;Wxy確定了主截面相對x、y軸的方向。重力位二次導數的測量單位稱厄缶,1厄缶=10-9伽/厘米。
扭秤的基本原理是在一根剛性桿的兩端連結相距一定高度的兩個相同質量的重物,通過秤桿的中心用一扭絲懸掛起來。秤桿可以繞扭絲自由轉動,當重力場不均勻時,兩個質量所受的重力不平行。這個方向上的微小差別在兩個質量上引起小的水平分力,並產生一個力矩使懸掛系統繞扭絲轉動,直到與扭絲的扭矩平衡為止。扭絲上的小鏡將光線反射到記錄相板上。當扭絲轉動時,光線在相板上移動的距離標誌著扭轉角的大小。平衡位置與扭秤常數和重力位二次導數有關。在一個測點上至少觀測3個方位,確定4個二次導數值,測量精度一般達幾厄缶。
扭秤的測量結果用矢量圖表示,用一短線表示曲率,矢量方向扭秤相應於最小曲率平面的方位,矢量長度扭秤表示等位面曲率差大小。在短線中心以箭頭畫出總梯度,指向重力增加的方向。
扭秤的靈敏度很高並可測多個參數;但由於測量時間長,儀器笨重,受地形影響嚴重,近年來幾乎已完全被重力儀所取代,但在重力測量史上它曾起過重要作用。

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