为什么地球并非完美球体?
2026/09/15 | via. 媒体 美国《发现》杂志网站/ 2026.08.14
摘要:印度洋这片区域是地球上重力最弱的地方,范围大致相当于印度国土面积。
地球是完美球体,对吧?太空中拍摄的图像和我们教室里的地球仪都给人这种印象。尽管从太空看,地球坚实而浑圆,实际上它的形状更像土豆而不是标准球体。
欧洲航天局的重力场和稳态洋流探测器任务专注于测绘地球重力场,为我们提供数据以便更清晰地了解地球的形态。结合美国国家航空航天局(NASA)的各项任务收集的其他数据进行分析,结果显示,地球绝对不是扁平的,但也不是完美球体。
地球表面凹凸不平。首先,受地球自转离心力影响,地球赤道区域略微向外鼓出。但在更细致的层面看,山脉、丘陵、山谷和郁郁葱葱的平原覆盖着地球。
由于质量密集的山脉比山谷质量更大,地球各处的重力作用是不同的。在地球密度较大的地方,重力会略强一些,从而产生更大的拉力。
这种拉力对地球表面有着显著影响。月球和太阳的引力也会拉扯地球上的水体,从而产生潮汐。但正如美国国家海洋局描述的那样,如果我们能消除海洋的潮汐,海洋表面将变成平滑的不规则表面。重力较大的区域会吸引海水汇聚,抬升这片假想的无潮汐海洋的海平面;而在重力较小的区域,海平面也会较低。
研究地球的科学家们在建模时更进了一步。他们将这个假想的海平面延伸到整个地球表面,从而也反映出陆地各处重力强度的差异。NASA的资料显示,这会形成一种叫作“大地水准面”的形状,它反映了重力如何使地球表面发生形变。大地水准面看起来相当丑陋。
这张大地水准面的图示被夸大了——高度差被放大了1万倍。实际上,大地水准面最高点和最低点之间的落差约为200米。大地水准面的“高峰”位于冰岛,高度为海拔85米;而最低点位于印度洋,高度为海拔负106米。
印度洋这片区域是地球上重力最弱的地方,范围大致相当于印度国土面积。《地球物理研究快报》上的一项研究说,研究人员认为,地幔深处地质构造的形成和分布造成了这种重力异常,但其真正的成因尚不清楚。
大地水准面对于想要计算全球各地精确地表高程的科学家来说非常有用。NASA的资料显示,大地水准面由GOCO06s这类强大的重力场模型计算得出。GOCO06s模型是利用与重力观测组合项目相关的卫星数据构建的。GOCO利用来自19颗不同卫星长达15年的数据构建了其模型,这些卫星累计收集了超过10亿项地球表面观测结果。
包含所有凹凸起伏特征的大地水准面,比简单的球体模型更能代表地球的真实“形状”。就像地球上发生的许多事一样,我们星球的表面比乍看起来要更加复杂凌乱。