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1、体重多出半斤赵珞成和他的极地重力测量 In ZHONG ZHAN station you will be more weight2009-09-18 09:42 体重增加一个“坏消息”体重增加，对于爱美的女士来说，这可能是个坏消息，而在中山站，如果还 关心体重，那这个消息一定会让人不爽。但别急，听听专家的说法。“尽管体重各不相同，但对于正常体重的人来说，增加几两到半斤还是客观的”。 来自武汉大学中国南极测绘研究中心的赵珞成高工对记者说。“一个体重 70 公斤 的人，到中山站会多出 4 两多一点”。重力测量结果广泛地用于测绘、资源勘探，工程地质、地球物理研究，空间 科学技术，研究地球形状，地震研
2、究，以及海洋研究等方面。他解释说，因为极 地的重力增大，对于相同的质量，重量会变大。南极中山站的重力加速度大约为 9.82m/sA2,而上海的重力加速度大约为9.79m/sA2，如果相同质量，在南极重 量将会增大约 0.31%，即在上海称的体重是100 公斤，到达南极中山站后，用同 一个体重计称体重将会变成100.31公斤。他举了个例子，如果雪龙船从上海装 运货物为 5000 吨，到了中山站，将会多出 15 吨。“因此，增加的部分并不是变胖的结果，而是重力加速度变化引起的，不是真 的体重增加了。”统一陆海高程基准南极大陆是唯一缺少陆地重力数据覆盖的大陆，为了解决这个问题，填补陆 地重力数据覆盖
3、的空白，提高全球卫星重力场的分别率，国际大地测量委员会（IAG ）项目也启动了 南极大地水准面”项目。航空地球物理测量是在南极获取 新的重力数据的最有前途的工具，在 2007-2008 国际基地年进行的几个相关项目 将为实现这一目标做出贡献。为了证明南极区域大地水准面改善的可行性，在东 南极南查尔斯王子山利用重力和地形数据进行了研究。数据处理使用移除回复技 术和最小二乘法，获得的区域似大地水准面展示了基岩形状的基本特征-兰伯特 冰河系统的地堑（graben ）构造。估计区域似大地水准面的精度提高到15cm的 水平。2007年3月1日到2009年2月28日的国际极地年（IPY）跨越两个北极和 南
4、极年度，通过加强国际合作的努力，提供了向着填补极区重力空白的方向向前 迈进的机会。空间地球物理方法提供了进行南极重力测量的有力的手段，这是一 种经济的大范围测量手段，预期今后几年将有大量的新的重力数据。如果航空重 力测量与已经在南极海岸建立的绝对重力点相连接，陆地观测数据可以帮助发现 重力数据中的问题。老赵介绍，随着现代大地测量技术在南极地区的广泛应用，许多GPS观测站都 发展成为集成GPS、VLBI、DORIS、验潮及绝对重力等大地测量观测技术的并置 站。 1999 年我国与澳大利亚国家南极局合作, 在东南极拉斯曼丘陵地区的中山站 建立了自动验潮站, 实现海洋潮汐信息、数据自动化观测。由于南
5、极地区恶劣严 酷的气候条件及海冰的存在，在南极海区维持验潮站的正常工作相当艰难。因此， 将南极地区现有的各个验潮站组织GPS联测及重力测量，精密确定各验潮站水位 标尺零点的大地高，建立高精度的南极地区大地水准面，统一陆海高程基准就显 得非常迫切。重力测量是建立高程基准的基础。老赵介绍，南极地区先后有10 个考察站进 行过绝对和相对重力测量，重力数据大部分集中在南极海岸边缘地区。但相对南 极巨大的面积来说，这些数据显得太过稀少。澳大利亚基于曾建立了南极大地水 准面，美国也曾建立了全球重力场模型，然而仍然缺乏南极地区的重力数据，尤 其是南极内陆的数据。南极地区的高程基准仍需要得到更进一步的改进。激
6、光干涉绝对重力仪新的武器老赵这次携带的是一种先进“工具”激光干涉绝对重力仪，这是这种先进的 仪器首次在南极使用。此前，作为地球物理和大地测量的关键内容的重力测量， 相当长的时间，人们普遍使用的是相对重力仪。这次他承担的建立南极中山站重 力基准任务，是执行 IPY 行动计划大地测量的重要内容。这一任务的完成对于 填补我国在东南极地区的绝对重力测量的空白，对南极重力场研究具有重要科学 意义，将作为将来航空重力测量的基准，并为相关地学研究提供基准数据。老赵介绍，他将应用他以米秒计精度优于5xl0-8ms2的绝对重力仪在中山站 绝对重力观测墩 Z001、GPS 跟踪站绝对重力观测墩 Z001 和中山站
7、南面俄罗斯进 步站附近的岩石上进行观测，确定三个点的绝对重力值。为相对重力测量提供重 力基准，格值标定，并为将来的航空重力测量提供重力基准。他还要完成拉斯曼 丘陵地区1 0 个相对重力点测量，包括中山站大地基准点、水准验潮站、劳基地、 斯图尔内斯半岛 2 个点、珠海半岛 1 个点、熊猫岛1 个点、布洛克尼斯半岛 2 个 点、牛头半岛 1 个点。看来老赵这次的工作量真的不小。试测结果好于预期具体的测量过程还是插曲不断。在中山站，经过几天的调试和试测，他的 A10 绝对重力仪的状态终于达到了测量的状态，得到了各项参数的最佳值。他们将 A10绝对重力仪运到中山站绝对重力点(Z001 )的观测墩上。仪
8、器架设好后，进 行各项状态值测量，均符合要求。在进行垂直度检查时，液面反射光斑在视场中 无法稳定，用风速仪测量此时的风速为0.20.3m/s。由于光斑不稳定无法进行 垂直度检查，估计是风引起反射液面的抖动，照成光斑抖动。他们用带来挡风的 布围住重力仪，光斑逐渐稳定下来。完成垂直度的调整，开始进行激光干涉条纹 幅度的检查，干涉条纹的幅度很小几乎没有。检查激光管的温度，发现在变化， 由此推测，外界温度变化和风的影响，使得激光管的温度发生变化照成激光波长 抖动，激光干涉效果很差。将棉裤围在重力以底部安装激光管的地方，再在迎风 面架设防风板。在等待了10 分钟后，激光管的温度稳定了，检查干涉条纹的幅
9、度也达到了要求。检查绝对重力仪各项参数均满足要求后，就开始进行试测，试 测的结果好于预期，测量误差小于 1.8uGal( )。测试结果表明绝对重力仪正常， 可以开始进行正式测量。经过 3 个小时的测量，获得了满意的结果。龙泉湖边邂逅贼鸥老赵给记者讲了他在考察中的小故事：为了选择符合要求的绝对重力点具体 点位，他和同伴俄罗斯进步一站进行踏勘。他们穿越厚厚积雪来到在龙泉湖边， 看到清澈的湖水，童心大起的他突然想尝尝湖水的味道，就来到湖边，蹲下洗手。 这时，“一只贼鸥飞落在我的左侧不远处，我扭头看着它，它也盯着我。我向它 靠拢一点，它仍然盯着我，它想干什么？把我当作食物了吗？它不动，我也不想 将它赶走，我用手捧起湖水喝了一口，湖水凉凉的，味道不算甘甜。我看着湖水， 贼鸥也在注视水面，我猜测贼鸥是在关心水源，它们才是南极的主人，作为到南 极来的外来者的我们需要更多的保护这里自然环境不被破坏。”在讲述这些的时候，记者才发现，平时沉默少语，喜欢独处的老赵，其实也 童心一片。
体重多出半斤——赵珞成和他的极地重力测量
