“波茨坦土豆”与全球气候变暖——3月17日科学史上的今天

2018-03-19作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



利用卫星从太空测量地球各处的重力加速度的测量结果表明,按照重力的分布核算,地球的形状如同“土豆”。


2002年3月17日,美国国家航空航天局和德国航天宇宙航空中心联合发射了一对双生子卫星“格瑞斯”(GRACE是英文字头的缩写,意指重力恢复与气候实验)。格瑞斯升空的目的是测量地球重力场,以及重力场随时间的变化,测量的精度相当惊人。


格瑞斯的双子卫星的原理是这样:如果地球表面的重力场按照球形均匀分布,这两颗卫星就会沿着轨道平稳地运行。但事实上,地球的质量分布并不球对称,致使重力场出现了不均匀分布,两颗卫星的轨道就会受到扰动,它们的运动速度和加速度会忽小忽大,两颗卫星间的距离和相对速度也相应地发生变化。


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波茨坦地学研究中心的研究人员把重力分布图形绘制了出来,人们戏称它为“波茨坦土豆”,这个“土豆”显示,“重力地球”与“自然地球”的形状大不相同。比如无论是什么东西,拿到印度就会略轻,而原本在印度感到轻的东西拿到别处就会变重。


“波茨坦土豆”怎么与“全球天气变暖”挂起钩来了呢?原来通过格瑞斯的数据,把格陵兰的重力场随时间变化情况与这里冰川融化情况加以比对时发现,这两种情况居然彼此相关。格瑞斯实验表明,依靠测量地球重力场,监测极地冰山,进而能确认全球天气的变化进程。


格瑞斯连续10年的重力场数据已经获得广泛的应用。我国学者,也用格瑞斯的数据研究了华北、京津冀地区的地下水储量,为决策部门提供了决策的依据。此外,格瑞斯的数据也对地球物理学、大地测量学、海洋学等领域的研究提供了支撑。



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出版清华大学出版社
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