在地震前兆观测中，重力监测是重要的一项。

地震的孕育及发生通常伴随着局部应力场的改变、地下物质迁移、地下密度变化等物理过程。而这些往往会引起震源区及周边一定范围内重力场发生变化，从而引起地面重力测量值的变化。地震重力测量中的重力通常是指重力加速度。

重力也会变？

月球上重力加速度比地球上小，这个很多人都知道。但是地球上的重力加速度也有大有小，不过这并不意味着我们也可以在地球上体验月球一蹦三米高的感觉。

要说明白地球上重力加速度的变化，还得先从伽利略说起。

1589年，伽利略(G.Galileo,1564-1642)在比萨(Pisa)斜塔做了著名的比萨斜塔实验，证明因为加速度一样，不同重量物体从同一高度坠落将同时着地。实验推翻了亚里士多德的观点：重者下落快，轻者下落慢。后来，伽利略从大量实验中总结出物体坠落的路径长度与它经历的时间的平方成正比，而与物体自身的重量无关，并提出了重力加速度g的概念，这是人类第一次对重力现象有了科学的认识。

后来荷兰物理学家惠更斯(C.Huygens,1629-1695)确定了摆的摆动周期T与摆长l及重力加速度g之间的关系，并在1655年制造了摆钟。随后法国天文学家里歇(J.Richer,1630-1690)在1672年利用摆钟到南美进行天文观测时，发现赤道的重力加速度要小于巴黎，重力加速度在世界各地并非固定不变的。

再后来，牛顿指出地球是赤道膨胀两极略扁的扁球，经过实践测量的证实，重力加速度随纬度而变才为人们所公认。1792年，法国的J. Borda和J. Cassini用线摆较为精确的测量了重力加速度，是后来重力加速度测量的主要方法。

以重力变化探地球之变化

重力场可以展示地壳内部不同密度岩性体的分布情况，也可以直观地反映地质体分布、断裂构造的展布以及深部构造特性等信息，目前重力观测是地震前兆观测手段中非常重要的一环，我们通过仪器来观测地下物质迁移、地下结构变化所引起的地表重力加速度变化，其原理依然没有脱离二三百年前人们发现的自由落体和摆钟的原理。

重力测量方法：自由落体（左图）与摆式（右图）

测量重力加速度，可以在地表测、海里测、飞机上测、太空里测，可以在一个固定点测重力值随时间的变化，也可以流动着测某一时间段内的不同地点间的重力差异。

引自沈博“重力测定仪器的历史、现状及发展趋势”

对于地震监测预报来说，可以利用天上的卫星测量地表重力变化，也可以使用仪器在地表直接测量。但目前主要依靠在陆地表面进行连续重力和流动重力的监测，满足时间、空间的分辨率需求。

通过测量重力场在空间上的分布变化，可以反映地球内部构造和密度分布，常用来研究大地水准面、高精度重力场模型，应用于高精度基准、地球内部物质结构、资源勘探等方面研究；测量重力场在时间上的分布变化，可以用来研究地壳垂直变化、水负荷变化、地震、火山、极移等方面。

地震重力测量中常用的“大宝贝”

在地震前兆观测中，重力仪算得上是“大宝贝”了，一方面重力数据与国防军事相关，绝对重力数据需要保密；另一方面，重力仪的价格着实不菲。不过我国常用的重力仪也在逐步由依赖进口向自主研发过渡，如DZW相对重力仪、冷原子绝对重力仪A-Grav等，某些指标也逐渐赶上了国际最高水平。相信随着我国科学技术的发展，我国拥有自主产权的重力仪一定能够走向世界。

LCR金属弹簧相对重力仪

BURRIS属弹簧相对重力仪

CG-5相对重力仪

CG-6相对重力仪

GWR超导相对重力仪

冷原子绝对重力仪

FG5-X绝对重力仪

A10绝对重力仪

国内外常用的重力测量仪器

作者：郑家军 杨立涛 董敏 熊玮 韩博 刘玉针