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地球重力场测量最新数据 - 2003-08-05


美国国家航空航天局和德国宇航中心合作进行的简称GRACE 的[重力场和气候研究项目]公布了最新数据,对地球重力场进行更精确的测量,从而对海洋和气候研究提供了有力的帮助。

*革命性突破*

傅立伦博士是美国国家航空航天局喷气推进实验室的资深研究员,也是海洋研究部门的主任。他在接受采访时说:�今天发布的资料对海洋物理是一个革命性的突破,因为这个重力场的数据是从事海洋研究的人员有史以来第一次能够直接决定全球海洋环流的流场。环流的流场对于整个全球气候的变迁有十分重大的影响,因此这是一个革命性突破的研究技术�。

*重力场变化*

小时候,我们都听过苹果从树上掉下来的故事,知道物理学家牛顿的名字,但不少人都错误地认为,地球上的重力场是一成不变的。实际上,重力场在时间和空间上都存在微小的变化。傅博士解释说:�它的确改变得很慢,但是它从不同的位置,它也有微小的变化,现在我们讨论的是万分之一的重力场的变化。GRACE卫星可以量到万分之一的变化,精准到百万分之一,所以这是突破性的成就。万分之一的变化对地球物理跟海洋物理的效应是非常的深远�。

*使用卫星测量*

美国国家航空航天局和德国宇航中心合作进行的这个[重力场和气候研究项目]已经进行了一年的时间,主要目的就是通过微波技术更精确地测量地球的重力场。这个项目主要是依靠在同一轨道上前后飞行的两颗卫星,通过测量这两颗卫星之间距离的变化来测算重力场的变化。傅立伦博士说:�GRACE 由两个卫星组成。这两个卫星在轨道上运转。 我们用微波量度这两个卫星之间的距离。这两个卫星之间的距离受到重力场的影响。这两个卫星飞到大山,比如说是喜马拉雅山,第一个卫星先感觉到喜马拉雅山的重力场,所以它就会加速。第二个卫星跟在后头,等到它飞来后也会加速,所以在这种加速减速的过程中。这两个卫星之间的距离就会变化,非常精准地用微波技术把这些距离的改变测量出来。要量测精准距离,这两个卫星上的时间就必须要同步,要同步到10的负9次方。�

*重力场气候关系*

地球重力场和海洋学、气象学的关系,听起来似乎风马牛不相及,完全是不同的研究领域。不过,傅博士说,地球重力场和气候实际上存在着密切的关系。他说,首先,全球洋流流场的运转带动很大的热量,把赤道的热量带到北极或南极的区域,使得很多高纬度的国家都能有比较温和的气候,所以洋流对气候影响很大。傅博士进一步解释说,洋流的活动则受到重力场的影响。他说,地球海平面的高度主要是受重力场的影响。但是除了重力场以外,还有海洋环流效应。因此只有排除重力场的影响,才能更清楚地了解海洋洋流的效应。

*未来研究课题*

傅立伦博士说:�过去十年间有一个卫星叫做Topex/Poseidon,能非常准确地量度海面的水位高度。水位的高度能让我们精准地测量出全球气温的上升。我们所缺少的是重力场的情报,因为水面高度不仅受到洋流,也受到重力场的影响,所以如果我们不能除掉重力场的影响,我们过去的这些研究就有所欠缺。现在重力场的研究使我们把过去十年的资料变得更有用处,也就对海洋对气候的影响有更深入的发现。�傅博士说,[重力场和气候研究项目]计划进行五年,去年到现在是头一年,主要是做一些工程上的鉴定。第一个发表的资料是针对海洋学,在未来几年内还可以测量重力场随着时间的变化,而地下水和高山冰雪变化等都是未来的研究课题。

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