引力位是指在引力場中，單位質量質點所具有的能量稱為該點的引力位，它的數值等於單位質量的質點從無窮遠處移到此點時引力所做的功。
地球重力場模型是描述地球重力場最有效的手段。所謂地球重力場模型，實際上就是地球引力位的係數模型，它將複雜的地球重力場用球諧函式的形式解析表達，能十分方便快速地表示和計算大地水準面、重力異常、垂線偏差、擾動重力和高程異常等任意擾動場元。
基本介紹
- 中文名：引力位
- 外文名：gravitational potential
- 類型：標量函式
- 定義：單位質量的質點具有的能量
- 學科：工程技術
- 套用：引力場
引力場,引力位簡介,表達式,地球自轉的影響,
引力場
牛頓在經典力學體系中使用萬有引力定律描述物體之間的引力作用，而這種相互作用的特殊性在於僅與物體的質量和物體間距離相關。在萬有引力定律中，引力被描述為空間中任意兩個具有質量的物體之間的點對點相互作用。而實際上，引力並不是兩個物體間實質性的吸引相互作用力，而是一個物體所具有的物理性質對另一個物體的運動產生的影響，這個物理性質同時也是一個物理量，能夠用定量的理論來進行刻畫和描述，這就是引力場理論。
在場論提出前，物理學家把粒子的相互作用看成是某種東西越過粒子之間的距離而直接作用於粒子——即所謂的超距作用。場論最先是由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在19世紀提出來描述電磁現象的，與之前不同的就是，場論認為作用都是局部現象，每個粒子在其自身所在地點與場發生相互作用。20世紀初阿爾伯特·愛因斯坦發展了他的引力場論，即廣義相對論。愛因斯坦認為空間是物質所具有的一種屬性，而在具有質量的物質附近，空間是彎曲的，而黎曼幾何被成功的套用於廣義相對論中，用來將彎曲的空間幾何化，並能夠將對引力場的理論描述精確定量化。廣義相對論的理論體系建立之後，科學家通過對天文現象的觀測驗證了其有效性和準確性。
引力位簡介
引力位是指在引力場中，單位質量質點所具有的能量稱為此點的引力位，它的數值等於單位質量的質點從無窮遠處移到此點時引力所做的功。它是一階導數為引力的標量函式。
如果確切地知道地球形狀、密度和內部質量運動情況，也許我們就可以簡單地用牛頓定律來解決地球重力場的所有問題，然而，我們還不可能詳細地知道地球質量分布和運動的細節，所以，地球重力場模型就是描述地球重力場最有效的手段。所謂地球重力場模型，實際上就是地球引力位的係數模型，它是將複雜的地球重力場用球諧函式的形式解析表達，可以十分方便快速地表示和計算大地水準面、重力異常、垂線偏差、擾動重力和高程異常等任意擾動場元。
表達式
在地固坐標系ITRF中，地球引力位的球諧函式表達式為：
式中：
地球赤道平均半徑；
r為地心至空間點距離，
為空間點地心緯度和經度；
地球自轉的影響
地球自轉是地球的一種重要運動形式，由於受到外部天體（主要是月球和太陽）的影響，同時由於地球本身（包括大氣、海洋和固體地球）各種複雜的物態和運動形式的影響，地球自轉呈現出極其複雜的規律。對地球自轉規律的研究一直是天文學和地球科學相互交叉滲透的邊緣課題，關於地球自轉仍有很多懸而未決的問題，吸引著眾多學者關注。
潮汐是在地球參考系（TRF）中，即在地球表面上測定的，它不僅受到日月和其它行星的引力作用，而且還涉及到一個重要的慣性力的貢獻，也就是地球外殼並不構成一個慣性系。除了由於地球表面的潮汐位移引起的相對加速度外，還存在由於參考系的旋轉引起的Cori-olis力和離心力。近代地球潮汐理論認為地球是均勻旋轉的，而由於極移和日長變化引起的附加效應一般被忽略了。
由於地球是一個彈性體，它在自轉離心力的作用下會產生形變，伴隨形變產生的地球體積和密度分布的改變將引起一個形變附加位。這個形變附加位不僅導致彈性地球固體表面發生形變，還會引起地球外部引力場和重力場的變化。根據理論力學中的慣性系和轉動參考系的基本概念，可以導出由於地球自轉慣性離心力引起的一系列天文地球動力學效應。
詳細討論了地球自轉的天文地球動力學效應、地極移動和日長變化導致地球引力位係數產生時變特性並引起重力的攝動。根據理論力學的基本概念，導出了由於地球自轉變化引起的地球引力位係數變化、重力攝動、垂線偏差和地球形變的表達式，並定量地研究了極移和日長變化對測站重力觀測值和地球形變的影響。建議在高精度的空間大地測量中要顧及到地球自轉變化引起的一系列效應。
