海洋重力測量
正文
海洋地球物理測量方法之一。重力測量以牛頓萬有引力定律為理論基礎，以組成地殼和上地幔各種岩層的密度差異所引起的重力變化為前題，通過專門儀器測定地球水域的重力場數值，給出重力異常分布特徵和變化規律，進而研究地質構造、地殼結構、地球形態和勘探海底礦產等。1903年，德國地球物理學家O.黑克爾最早在海船上用氣壓計進行重力測量，但未能獲得好的結果。1920年荷蘭大地測量和地球物理學家F.A.芬寧·梅因納斯提出海洋擺儀理論並制出可消除干擾加速度影響的三擺儀；20～30年代，在他的主持下使用潛艇進行了大西洋、印度洋和爪哇海域的海洋擺儀測量，獲取了大量海洋重力資料，發現在海溝處有明顯的負重力異常。50年代相繼製造出幾種裝在水面船隻上，航行時做連續觀測的船上重力儀。至60年代中期，這類儀器日臻完善，觀測精度高，使用簡便，從而逐漸取代了擺儀，加速了海洋重力測量的發展。
測量原理 地球上的一切物體都要受到地球的吸引力和地球自轉所產生的慣性離心力的作用。兩者的向量和即為重力。重力測量即測定地球上重力加速度（重力測量中，習慣以單位質量的質點所具有的重量定義為重力加速度，通稱重力）或其增量。從理論上講，海洋重力測量主要是查明地球質量中的那些異常質量（或稱地質質量）的分布狀況，而異常質量僅相當於地球質量的極小部分，產生的重力異常不過是全部重力的百萬分之幾，因而要求重力測量儀器必須有足夠的靈敏性和很高的精確度。
海上重力測量技術遠較陸地測量複雜。調查船在風、海流、浪涌和潮汐的作用下，隨著海洋表面水體作周期性或非周期性的運動。由於船隻的這種運動所發生的縱傾和橫搖，以及航速和航向的偏差，都對船上重力儀附加以相當強的水平干擾加速度和垂直干擾加速度，使得海上重力測量從原理、儀器直至觀測方法都表現出一定的特殊性。
船上重力儀是海洋重力測量的主要設備，是在船隻行進中連續測定重力加速度相對變化的儀器。船隻的水平干擾加速度和垂直干擾加速度，以及震動等對儀器有很大影響。此外，船向東航行時，船速增大了作用在重力儀上的地球自轉向心加速度，而向西航行時，船速減小這種向心加速度。這種導致重力視變化的作用稱厄缶（厄特渥斯）效應。這個效應的大小與航向、航速和船隻所處的地理緯度有關。克服和消除上述各項干擾效應始終是提高觀測精度的關鍵。
測量儀器 有海洋擺儀和海洋重力儀兩大類。海洋擺儀是根據單擺原理設計的，藉助光學照相系統觀測擺動周期的變化。它的缺點是結構複雜、笨重低效、抗震性差、資料整理冗繁，因而逐步為重力儀所取代。海洋重力儀按工作條件的差別分為海底重力儀、水中重力儀和船上重力儀。船上重力儀以彈性系統結構劃分，有力平衡型（又分直立型和鏇轉型）和振弦型。船上重力儀的結構原理是通過彈簧的伸縮量，水平擺桿的偏角，振弦的頻率變化等測定重力的相對變化。同陸上重力儀相似。
觀測方法 基本上採用走航式的連續觀測方法。海洋重力測量與陸上重力測量相比，有它的特殊要求：①需要在港口碼頭建立重力基點；②需要準確的船隻運動參數（航向、航速、位置）；③要求船隻沿著航線（測線）儘量保持勻速直線航行。另外，還要求儀器適於不同深度海區和任意航速下的觀測。當配有衛星導航系統時，船隻可晝夜連續工作，日效240～360海里。
海上重力測量的精度普遍比陸地低，近海的海底重力儀觀測精度（以均方誤差表示）為±0.2～±0.8毫伽，遠海區為±3～±5毫伽，深海遠洋區更低。其主要原因是測點位置的測定誤差很大(幾百米至幾海里不等)，以及厄特渥斯校正的偏差。
資料整理 是對儀器測得的原始數據引入各項校正計算重力異常的過程。觀測重力值在引入必要的校正後與正常重力值的偏差稱為重力異常。校正的項目很多，但可歸結為兩類：一類是為得到觀測重力值所作的校正，如厄特渥斯校正、零點漂移校正、引入絕對重力值等；另一類是為得到重力異常所附加的校正，如自由空間校正、布格校正、地形校正和均衡校正，最後是正常場校正（見海洋重力異常）。
最終的成果是調查海域的重力異常平面圖（等值線圖）或剖面圖，以及相應的文字說明和調查報告。
據蘇聯 Л. В. 奧戈羅多娃等 1978年的統計，全球1°×1°範圍內的重力測量尚有60％的空白區，其中90％在海域。加速開展海洋重力測量，研製更高精度的導航定位系統和重力儀器，實現觀測整理自動化，是今後發展的方向。
參考書目
方俊著：《重力測量與地球形狀學》，上冊，科學出版社，北京，1965。
P.德林格爾著，詹賢鋆等譯：《海洋重力學》，海洋出版社,北京,1981。(P.Dehlinger，Marine Gravity，Elsevier Scientific Publ.，Amsterdam，1978.)
