天文重力測(cè)量第1頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、為什么要進(jìn)行天文重力測(cè)量（一）為什么要進(jìn)行天文測(cè)量

1.測(cè)天文經(jīng)緯度，求垂線(xiàn)偏差；2.定向：測(cè)天文方位角上三式稱(chēng)為拉普拉斯方程式。由此得大地方位角稱(chēng)為拉普拉斯方位角第2頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廣義弧度測(cè)量方程式第3頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廣義弧度測(cè)量方程式其未知數(shù)是三個(gè)平移參數(shù)：△X0，△Y0，△Z0，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)：εx，εy，εz，一個(gè)尺度比參數(shù)m，及橢球大小和形狀參數(shù)△a，△α。通常，在實(shí)用上舍去旋轉(zhuǎn)和尺度比參數(shù)。在每個(gè)天文大地點(diǎn)上都可以列出如上的弧度方程式，依據(jù)條件下求出橢球元素、定位元素、定向元素等第4頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、為什么要進(jìn)行天文重力測(cè)量（二）為什么要進(jìn)行重力測(cè)量（克萊羅定理應(yīng)用）q為赤道上的離心力與赤道上重力加速度之比，α為橢球扁率①同一水準(zhǔn)面上的重力值隨緯度變化而變化；②同一水準(zhǔn)面上赤道上重力值有最小值，兩極處有最大值。第5頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、為什么要進(jìn)行天文重力測(cè)量（二）為什么要進(jìn)行重力測(cè)量

應(yīng)用克萊羅定理可以確定形狀參數(shù)：在地面上至少測(cè)定二個(gè)點(diǎn)的重力，并把它們歸算到平均海水面上，并由幾何大地測(cè)量方法和天文方法分別測(cè)定a和ω，便可求出橢球扁率α。第6頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、天球坐標(biāo)系1、第一赤道坐標(biāo)系（δ,t）

赤緯

時(shí)角

從天頂子午面開(kāi)始從東向西沿赤道順時(shí)針量取。又稱(chēng)時(shí)角坐標(biāo)系（δ,t）PP′Q′QCδtZRσ+_(1～24h)北極天頂赤道第7頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、天球坐標(biāo)系2、第二赤道坐標(biāo)系（α,δ）

赤緯

赤經(jīng)從春分點(diǎn)的子午面開(kāi)始從西向東沿赤道逆時(shí)針量取。α和δ與天球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)。從星歷表中可查得。通常稱(chēng)天球坐標(biāo)系PP′Q′QCtδZRγαα北極天頂赤道春分點(diǎn)(1～24h)第8頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、天文地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)的關(guān)系天文緯度：鉛垂線(xiàn)同地球赤道面的交角是地面點(diǎn)C的天文緯度Z1δ1δ2Z2PP′Q′QCNS北極天頂?shù)仄骄€(xiàn)上式為天體在上中天時(shí)的計(jì)算公式。第9頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、天文地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)的關(guān)系假如在經(jīng)度分別為λA及λB的A、B兩點(diǎn)上，同時(shí)觀測(cè)天體σ，并得到兩個(gè)時(shí)角tA及tA,

(A、B點(diǎn)的天頂分別是ZA、ZB)PP'QQ′CσtBtAλBλAZBZA天頂則同一物理時(shí)刻兩個(gè)不同的地面站對(duì)任何星體的時(shí)角差在數(shù)值上等于這兩點(diǎn)的經(jīng)度差。第10頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、天文觀測(cè)簡(jiǎn)介天文點(diǎn)分為四個(gè)等級(jí)。采用的儀器和觀測(cè)方法也不同。天文觀測(cè)一般采用目視光學(xué)觀測(cè)。有普通精密經(jīng)緯儀和全能天文經(jīng)緯儀之分。還需接收時(shí)號(hào)的收錄機(jī)和計(jì)時(shí)器以及天文年歷。觀測(cè)天頂距還需備氣溫表、氣壓計(jì)。全能天文經(jīng)緯儀的特點(diǎn)：

1。望遠(yuǎn)鏡是折軸式的；

2。具有目鏡測(cè)微器；

3。具有高精度的掛水準(zhǔn)器和太爾各特水準(zhǔn)器（1″/2mm）

4。讀數(shù)讀盤(pán)的直徑比較大。無(wú)線(xiàn)電時(shí)號(hào)用收錄機(jī)接收，我國(guó)陜西天文臺(tái)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電時(shí)號(hào)。第11頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、天文觀測(cè)簡(jiǎn)介（續(xù)）天文觀測(cè)時(shí)，必須用計(jì)時(shí)器記下照準(zhǔn)天體的時(shí)間，觀測(cè)前后要收錄無(wú)線(xiàn)電時(shí)號(hào)，求出表差，一得到觀測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確瞬間。具體觀測(cè)時(shí)，由于某些物理因素和人為因素影響，需進(jìn)行相應(yīng)的改正。天體的赤經(jīng)α和赤緯δ是已知的地心坐標(biāo)。因此在測(cè)站上觀測(cè)的天頂距值，要加上光線(xiàn)經(jīng)過(guò)大氣層發(fā)生彎曲而產(chǎn)生的蒙氣差和測(cè)站天頂距化為地心天頂距的視差改正。在方位角的測(cè)定中，還應(yīng)加由于地球自轉(zhuǎn)而使觀測(cè)方向發(fā)生偏離的光行差改正。經(jīng)度測(cè)定中，還應(yīng)加上人儀差改正。天文觀測(cè)的外業(yè)成果，經(jīng)過(guò)一些歸算才是我們所需的值。第12頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、重力測(cè)量類(lèi)型重力測(cè)量分為兩大類(lèi)，即絕對(duì)重力測(cè)量和相對(duì)重力測(cè)量。絕對(duì)重力測(cè)量：用儀器直接測(cè)出地面點(diǎn)的絕對(duì)重力值，地球表面上的重力值約在978～983伽之間。是相對(duì)重力測(cè)量的起始和控制基礎(chǔ)。相對(duì)重力測(cè)量：用儀器直接測(cè)出地面點(diǎn)間的重力差值，地球表面上最大的重力差值約為5000毫伽的量級(jí)。測(cè)定重力的方法有兩大類(lèi)：動(dòng)力法：它是觀測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以測(cè)定重力。如利用物體的自由下落運(yùn)動(dòng)或利用擺的自由擺動(dòng)，都可以測(cè)定重力?？捎脕?lái)測(cè)定絕對(duì)重力和相對(duì)重力。靜力法：它是觀測(cè)物體受力平衡，測(cè)量物體平衡位置受重力變化而產(chǎn)生的位移以測(cè)定兩點(diǎn)的重力差。如觀測(cè)負(fù)荷彈簧的伸長(zhǎng)。此法只能測(cè)定相對(duì)重力。第13頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、絕對(duì)重力測(cè)量用自由落體測(cè)定絕對(duì)重力基本原理h是自由落體的下落距離；t是下落時(shí)間；h0是自由落體的起始高度；V0是自由落體的下落初始速度；g是重力。如果在不同時(shí)刻測(cè)出自由落體的下落時(shí)間ti及其相應(yīng)的距離hi，就可解出絕對(duì)重力值g。式中有三個(gè)未知數(shù)（h0、V0、g），故必須測(cè)定三組hi和ti值，組成方程式，解出重力g值，此法稱(chēng)為自由落體三位置法。用激光干涉技術(shù)精確測(cè)長(zhǎng)度，誤差不超過(guò)1μm；用極為準(zhǔn)確的時(shí)鐘和電子設(shè)備來(lái)測(cè)定時(shí)間?，F(xiàn)代絕對(duì)重力儀已達(dá)到毫伽級(jí)精度。用振擺測(cè)定絕對(duì)重力精度較差，現(xiàn)很少用。第14頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、相對(duì)重力測(cè)量靜力法的相對(duì)重力儀（簡(jiǎn)稱(chēng)重力儀）是利用物體的彈性效應(yīng)測(cè)出由于重力的變化而引起的物理量的變化。重力儀的傳感部分大多是用彈簧或彈性扭絲制成。重力儀的基本原理：目前石英重力儀的測(cè)量精