大地水准面——假设的平均海平面

大地水准面——假设的平均海平面

  • 最近更新2022年09月22日

挖一条远离海洋的运河

大地水准面是平均海平面 (MSL) 的测量值。当你平均波浪的运动时,水沉降的水平是 MSL。

如果你想计算 MSL,你所要做的就是测量海洋的平均水平……你有它。

但是土地呢?

假设您从海洋向内挖了一条运河到陆地。水将沉淀的水平可以解释为平均海平面。

大地水准面是假设的 MSL,无需挖掘运河……测量员使用它来测量精确的表面高程,作为垂直基准中的真正零表面。

地球上的所有物体都以 9.81 m/s 2的速度下落吗?

地球上不同地方的重力有多一致?它是稳定的 9.81 m/s 2(即米,每秒,每秒)还是会根据您所在的位置而变化?

事实证明,重力完全是基于位置的。基于大地水准面模型,它在地球上因地而异。

大地水准面

所以重力是质量的函数。例如,山脉比山谷有更多的质量。因此,落基山脉的重力比地球上的其他地方要强。

地球表面的重力范围从秘鲁的 9.7639 m/s 2到北极的 9.8337 m/s 2

这也意味着我们的星球实际上非常崎岖不平。正如您在这个3D 大地水准面查看器中看到的那样,它不是一个球体,也不像大多数人认为的那样光滑。

大地水准面观察者
重力恢复和气候实验 (GRACE) 任务 | 图片来源:NASA/JPL-Caltech

这个 3D 大地水准面查看器使用 WebGL、three.js 和 OpenGL 查看器。GOCE 和大地测量目的

对重力的其他影响是因为:

  • 地球因旋转力而在赤道处隆起。这意味着地球中心和地表之间的差异在两极比在赤道小。
  • 地球的物质成分各不相同,物质分布不均匀,这增加了理解重力的复杂性。

汤姆和杰瑞一对卫星

你如何测量大地水准面(平均海平面)?如果要测量平均海平面,可以使用潮汐计。

随着时间的推移,您可以将结果平均化。当然,这个平均值是平均海平面。

但是您需要在全球范围内放置大量潮汐测量仪。这就是为什么像NASA 的 GRACE 任务(重力恢复和气候实验)和ESA 的 GOCE 任务(重力场和稳态海洋环流探测器)这样的卫星正在以前所未有的精度测量我们星球的重力场。

这些卫星是如何工作的?GRACE 是位于同一轨道上的一对卫星,相距约 220 公里。当领先的卫星增加速度时,这意味着存在更大的引力。如果领先的卫星减速,这意味着引力较小。

使用从一颗卫星到另一颗卫星的微波脉冲来测量这些重力的牵引和推动。每个卫星位置都由 GPS 确定。最终结果是迄今为止对重力异常的最准确测量。

重力恢复和气候实验 (GRACE)
重力恢复和气候实验 (GRACE) 任务 | 图片来源:NASA/JPL-Caltech

为什么要了解大地水准面?

由于重力是大地测量领域的关键要素之一,科学家们正在提取 GOCE 和 GRACE 卫星数据来研究地球上的一些关键应用。

大地水准面应用包括天气预报、干旱预测、测量精度、水循环、极地冰块损失以及任何可以跟踪质量变化的东西。

以下是一些详细的大地水准面应用:

滑坡

地球内部——科学家比以往任何时候都更接近地震预测。因为我们可以检索大地水准面的变化,所以这些俯冲事件就像检索地震特征一样。大地水准面变化与 98% 以上的 9 级或以上地震有关,8.8 级的地震约占 60%,8.6 级为 40%,8.3 级为 33%。

欧洲航天局

气候变化——海洋环流、潮汐仪和海平面……如果所有的冰都融化了,气候科学家将通过地球上升的海平面和潮汐仪来测量变化。GRACE 测量北极冰融化的质量变化。它有助于我们了解海洋环流是否正在发生变化以及它如何影响世界气候变化。

收拾东西

当你在地球上行走时,你的体重会或多或少取决于你所处的位置。它实际上是您下方有多少质量的函数。来自 GRACE 和 GOCE 任务的大地水准面可以感知到该质量有多少。

我们喜欢遥感应用。这些独特有趣的卫星任务不胜枚举。

地震预测、气候变化模型和水循环是大地水准面帮助我们了解地球如何运作的一些领域。但GRACE 应用程序的列表并不止于此

你用过大地水准面模型吗?我们有兴趣收到您的来信。如果您有(或没有),请通过下面的评论告诉我们。

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厄立特里亚
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