神马文学网加拿大部分地区重力“缺失”是怎么回事？
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/30 20:17:48
加拿大部分地区重力“缺失”是怎么回事？
40多年来，科学家们一直在致力于研究加拿大部分区域，尤其是哈德逊湾地区重力“减少”的原因。也就是说，哈德逊湾及其周边地区的重力要比地球其它地方的重力低。这个现象是在20世纪60年代，首张全球重力场图绘成之际发现的。
目前科学界已经提出两个理论来解释这一异常现象。但是，在了解这两个理论之前，我们首先要知道重力是怎样形成的。一般来说，重力与质量成正比。所以一块区域的质量减少，重力也随之减少。重力在不同地点会有所变化。尽管通常我们把地球看作一个球体，但实际上由于自转的原因，地球是个赤道略凸、两极略扁的椭圆。地球各处的质量分布并不均匀，并且随着时间变化，各处质量常常移位。因此，科学家们提出了两个理论来解释哈德逊湾区的质量是如何减少的，从而导致该地区重力的减少。
第一个理论集中在地幔的对流上。地幔是处于地壳下方100千米到200千米的一层熔岩。地幔温度极高，且一直处于涡流和漂移状态，涨落不息，从而形成了对流。对流把地球大陆板块向下拖拉，从而减轻了该区域的质量，进而导致重力减轻。
而另一个理论则将注意力放在劳伦泰德冰原——它曾经覆盖了如今加拿大多数地区以及美国北部。这个冰原的多处截面厚度接近3.2千米，而在哈德逊湾区两处则达到3.7千米厚，这层厚厚的冰原曾重压于地球之上。一万多年前，劳伦泰德冰原渐渐融化并最终完全消失，但它在地球上留下了很深的压痕。
为了更好的理解这一点，我们举个简单的例子。想想看，当您用手指轻轻按压一块蛋糕或者松软的面包表面时，接触点部分会被挤向四周，从而形成一个凹陷。但当您移开手指，它还会反弹回来，并很快恢复原状。劳伦泰德冰原理论的原理正是如此——只是地球的“反弹”速度十分缓慢（一年不到半英寸）。同样道理，哈德逊湾区质量较低的原因在于，地表的一部分被劳伦泰德冰原推向周边，而质量越低，重力自然也越低。
哪个理论正确？实际上两个都对。地幔对流和由冰原引发的回弹效应都可能导致哈德逊湾区的重力减少。首先，我们分析一下冰原理论。
为测算劳伦泰德冰原造成的影响，美国哈佛-史密森尼天体物理中心的科学家们，分析了重力量测及气候监控卫星（GRACE）2002年4月至2006年4月收集的数据。重力量测及气候监控卫星（GRACE）是包含两个卫星的高度精密仪器，两者相距220公里，并在距离地面500公里的轨道上运行。这种卫星能以微米级的精确度测量距离，所以能够探测到细微的重力变化。当前一颗卫星运行经过哈德逊湾区时，重力的减少会导致这颗卫星稍微远离地球和身后的同伴，卫星能够检测到这个距离的变化，并藉此计算重力的变化，而这些检测到的变化可以用来制作重力场地图。
通过由重力量测及气候监测卫星（GRACE）收集的数据，科学家们绘制出了在上一次冰河时代哈德逊湾区被劳伦泰德冰原覆盖时的大概地形图。这些图显示了这个地区的一些有趣特征，比如，哈德孙湾东部和西部两处凸出地面区域的冰层比其它地方要厚得多。另外，现在这两个地方的重力也比哈德逊湾区的其它地方更小。
通过分析卫星收集到的数据，科学家们有了另外一个重大发现，即在哈德逊湾及其周围地区，只有百分之二十五到百分之四十五的重力变化符合两个理论所阐述的情况。除了反弹效应这个原因，科学家们认为剩余百分之五十五到百分之七十五的重力变化时很可能是由于地幔对流导致的。
在今后相当长一段时期内，哈得孙湾地区都将处于低重力状态。据推测，地球需要反弹650英尺以变回原来的状态，而这一过程要持续5000年才能完成。但反弹作用至今仍可看到。尽管全世界海平面在上升，但由于哈德逊湾区的地表在劳伦泰德冰盖的作用下仍然向原有状态恢复，该地区的海平面却在下降。
现在，我们暂且放下加拿大重力异常现象之谜，关注一下这项研究的广泛意义。来自哈佛-史密森尼天体物理中心的科学家们对于他们能够看到20000年前地球的样子感到很惊奇。与此同时，除了冰原的反弹效应，科学家们对于地幔对流对重力的影响作用，以及陆地的变化也有了更深的了解。最后， 重力量测及气候监测卫星（GRACE）给科学家们提供了很多冰原和冰川的数据。通过研究几千年前气候的变化，科学家们可能对于目前全球变暖和海平面升高对我们这个星球的影响以及其对未来世界的影响有更深的理解。