一般情况下，我们老百姓是不太计较重量与质量的区别的，所以你去自由市场买菜的时候，也并不太关心那些卖菜的人，他们所用的衡器，是属于天平式的，还是悬挂型弹簧秤式的。

但在专家的眼中，两者是有差别的，一个明显的例子是，如果卖菜者用弹簧秤卖与你东西的话，那么在不同的地方，很显然其称重的结果是不一样的，因而其收入所得，理论上也应该是不一样的。这种情况其实我们古人知道的一清二楚，所谓“衡不同于轻重”是也。

从这个意义上来讲，老百姓与专家是有很大区别的，后者在生活中表现为书呆子的形象，喜欢在那些不起眼的地方较真，而且“呆头呆脑”，完全“不可理喻”。关于地球重力场的测量方面，便是一个比较生动的例子。

我们绝大多数人现在都知道，地球上任意一地的重力 是该地所受到的地心万有引力与地球由于自转而产生的离心力合成的结果。进一步的话，关于地球的形状，依据不同的精度要求，可以依次描述为球体、椭球体、三轴椭球体、鸭梨体及怪状奇形体等等。例如，如果我们认为地球是一个椭球体的话，地球的赤道半径应该比两极半径大那么一点点，于是，按照地球重力加速度与地球的质量成正比，而与半径的平方成反比的道理，随着纬度值的增大，其地表重力值也随之增加。

实际的测量结果表明，在两极海平面上的重力加速度，比在赤道地区海平面上的测量值，确实增加了一些，具体也可以按照一个理论公式进行计算（图一）。同样地，重力加速度还随着地表之海拔高度的变化而变化，高程每升高1公里，重力加速度值便减少约30.8cm/s²。

我们在进行重力方面的相关研究时，可以将地球看成一个表面光滑的球体，里面的质量分布可以是均匀或是分层均匀的，这样计算得到的重力值，我们便称作重力理论值。一般而言，该重力理论值仅与地理纬度有关。不过，实际的地球表面起伏不平，并且地球内部的物质密度分布也很不均匀，因而使得重力实测值与其理论值之间，存在有比较明显的一个偏差。

统括起来，通过对某地的重力实测值，通过高程及地形校正后，得到一个与重力理论值的差值，我们将之称作为重力异常值。如果该差值为正，称为重力正异常；如负，则为负异常。利用这一原理，通过勘探各地的局部重力异常，分析确定该区地下的物质密度大小分布，并与特征矿体的密度进行对比，进行找矿和勘查地下地质构造，构成了应用地球物理学中的重力勘探方法。

以上是为引子。

现在我们都知道，如果在一个摆锤的上下左右之不同位置，放上一个含有一定质量的物体，由于万有引力的作用，摆锤的垂线会有不同程度的偏离，亦即与铅直线形成不同程度的微小角度。

当然，即使在十九世纪的前半叶，科学家们也已经知道了这一现象。在一次由英国殖民者组织的横穿北印度的大地测量中，科学家们发现，由于背靠喜马拉雅高山，引起的实际观测到的垂线偏差，比科学家们依据以往的关于地球既有知识的理论，所计算得到的理论垂线偏差系统地都要小一些（图二）。当时，科学家们需要去做的事情便是，估算一下背靠的这个喜马拉雅高山的高度与形状大小，以及构成整个山体的密度分布，剩下的便是按照微积分，计算喜马拉雅山体对摆锤的万有引力大小，进而估算出这个摆锤偏离铅直的角度大小。

这是一个系统性的偏小，肯定不是观测本身的偶然误差引起，科学家们为此困惑不已，不理解是谁动了他们的这个摆锤？

就象现在，一有世界上的某个科学家小组，声称发现了一组铁基性超导材料，于是全世界的相关科学家们，立马紧追的状态一样，自从“被发现”喜马拉雅山侧的摆锤被某个“人”动了以后，当时便有许许多多的科学家们，对这一问题进行了方方面面的探索，因而形成了迄今仍然在重力学领域中，很有影响力的重力均衡理论。

有两个英国人：普拉特（Pratt，1854）和埃里（Airy，1855）几乎是同时，分别独立提出了当初好像是两种截然不同，但现在看来原理上并无本质区别的模式，我们现在分别称之为普拉特模式与埃里模式。

普拉特模式与埃里模式都引出同样一个概念：从地下某一深度起，相同截面所承载的质量趋于相等．这个概念便叫重力均衡。地面上大面积的地形起伏，必然在地下有所补偿。即在单位截面上，任一个垂直柱体中，以一个特殊的“补偿面”为基底，基底之上的岩石总质量是一个常数。

普拉特认为，由于地形起伏所增减的质量，可以均匀地补偿于海面与补偿深度之间，所以地形高低不同的柱体，其密度相应地各不相同（图三）。亦即出露地表而形成高山的部分，是由于它们整体具有较低密度受到抬升的结果，或者说，补偿面之上，山高不等的话，其岩石密度也不相同，因而普拉特模式又称为密度补偿模型。

几乎与此同时，艾利认为：由于地形起伏所增减的质量，则可以用所谓的山根与反山根来补偿，因而均衡面不是位于同一个深度，而是具有一定起伏的曲面（图四）。也就是，构成地球表面的物质组成不以地形不同而不同，如同木块浮在水面的情景类似，如果地表出露的山高越高，其埋于地下的所谓“山根”便越深。这种补偿模式因此又称作山根补偿模式。

经过普拉特与埃里两位这么一捣鼓，科学家们经过再一次计算，很容易就发现，那个系统性地偏小的摆锤，终于可以按照科学家们预先的估计那样，正常地并且规规矩矩地，向着喜马拉雅山脉一侧，稍稍地倾斜了（图五）。

 

只不过，喜马拉雅群峰之所在，真的如同普拉特预言的那样，补偿面之上的喜马拉雅山脉的密度，比起平原地区的要小一些吗？或者如同埃里预测的那样，喜马拉雅高山之下，下插了一个比起其它地区，远远深得多的反喜马拉雅“山根”吗？

[3] 标题：以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量

发表评论人：youmingqing [2009-8-13 11:30:20]     删除  回复

我觉得以天平和杆秤买回的都是质量，应该没有区别。 以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量。 不知是不是这样。 博主回复：1、以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量。---> 同意。 2、以天平和杆秤买回的都是质量，应该没有区别 ---〉谢谢指教。我将放到正文中，并对原文进行修改。

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