(三)重力

地球上的任何物体都受着地球的吸引力和因地球自转而产生的离心力的作用。地球吸引力和离心力的合力就是重力(gravity)。地球的离心力相对吸引力来说是非常微弱的,其最大值不超过引力的 1/288,因此重力的方向仍大致指向地心(图 3.4)。地球周围受重力影响的空间称重力场。重力场的强度用重力加速度来衡量,并简称为重力(单位为伽或毫伽: 1Gal=1cm/s2=103mGal)。

地球表面各点的重力值因引力与离心力的不同呈现一定的规律性变化。根据万有引力定律(F=Gm1m2/r2 ),地球表面的引力与地球半径的平方成反比,而地球的形状接近于一个赤道半径略大、两极半径略小的扁球体。因此, 地球两极的重力值最大,并向赤道减小,减小数值可达 1.8Gal 左右。依照离心力公式(C=mω2r),在角速度相同的情况下,地表各点的离心力与它到地球自转轴的垂直距离成正比。因此,离心力以赤道最大,可达 3.4Gal,并全部用来抵消引力;向两极离心力逐渐减小为零,所以,在引力与离心力的共同引响下,重力值具有随纬度增高而增加的规律,赤道处重力值为978.0318Gal,两极为 983.2177Gal,两极比赤道增加 5.1859Gal。

在地球内部,重力因深度而不同。由于地球内部的惯性离心力变得更加

微弱,故地球内部的重力可简单地看成是引力。地球大体上是一个由均质同心球层组成的球体,在这样的球体内部,影响重力大小的不是地球的总质量, 而只是所在深度以下的质量。如质点位于地下 2885km 深处的核-幔界面上时,对质点具有引力的只是地核,而地壳与地幔对质点的引力因其呈圈层状而正好相互抵消。根据上述原理,利用地球内部的密度分布规律,便可求出地球内部不同深部的重力值。从地表到地下 2885km 的核-幔界面,重力值大体上随深度而增加,但变化不大,在 2885km 处达到极大值(约 1069Gal)。这是因为地壳、地幔的密度低,而地核的密度高,以致质量减小对重力的影响比距离减小的影响要小一些。从 2885km 到地心处,由于质量逐渐减小为零,故重力也从极大值迅速减小为零(参见图 3.3C 及表 3.1)。