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重力均衡、皇家学院与PK【地球物理经典文献阅读之一】
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自牛顿揭示了存在万有引力之后，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，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。
大约于19世纪中叶，英国学者乔治.艾弗里斯特（George Everest）就任印度殖民地的测绘局长。期间，他曾主持过对于印度国土的一次比较系统的，包括重力测量在内的大地测量。
有两个测量小组，分别采用三角测量和天文测量两种方法进行同时重力的测量与对比分析，他们发现，在恒河平原上相距600公里的两座城市：卡里阿纳（Kaliana）和卡里安普（Kalianpur），采用天文法测量的结果，比用采用三角测量的少了5.24″，但很显然，这样的差别已经大大超过了当时测量精度允许的范围。艾弗里斯特据此认为，相对于比较成熟的天文测量方法，这种误差可能主要来自于三角测量所致的累积误差。
不过，这种观点引起了英国数学家普拉特（Pratt）的注意。1854年，普拉特发表了一篇著名的长达近50页的研究论文（原文见pratt01.rar，pratt02.rar），考虑喜马拉雅山等山体的引力作用，通过对万有引力公式的推导，普拉特发现，理论上推导出的偏差应该更大，达到大约15.9″的程度，是实际观测偏差的3倍多，不过，这时候的普拉特，暂时还无法给出一种比较具体而又合理的解释。
一年之后，英国皇家天文学家艾里（Airy），据此提出了他的重力均衡之思想（原文见airy.rar）。他认为，地壳漂浮于岩浆之上，好像水面上漂浮着的一个木筏，山体露出地表的高度越高，其浸在岩浆的深度也就越深，所以地表之上的隆起，可以通过地下深部物质的密度减少作为补偿，换句话说，山下有“根”。因此，喜马拉雅山地区的引力远没有普拉特想象的那么大。因此，这在一定程度上，同时解决了普拉特一年前计算获得的两地间偏差过大的问题。
又一个五年过去，普拉特再次撰文，对于艾里的观点进行反驳。他认为，印度北麓靠近喜马拉雅山脉地区的地壳厚度，至少达到150公里的厚度，不像艾利说的那么薄，因而喜马拉雅山所致的引力，并没有实际计算出的那么大的原因，主要是高山地区地壳的密度减少，地壳密度随地形高度升高而降低。
艾里与普拉特的争论及相关论文，在重力学和大地测量中有着十分重大的意义。作为严谨的科学家，艾里与普拉特两人，面对实际问题，俱都大胆假设同时小心求证，从他们的论文可以看出，他们都从最基本的观测事实出发，一步一步地剥茧抽丝，经过非常仔细的验证和斟酌，尽可能排除那些不太符合观测及干扰接近真相的可能性。
艾里和普拉特两人的争论与PK，最终得到了一个双赢的结果：他们共同促成了重力学上两种殊途同归的重力均衡模式——艾里模式与普拉特模式之建立。
延伸阅读：“谁动了我的摆锤【漫谈地球物理】之三”。
阅读一百五十多年前的这两篇论文，仿佛进入一个时空穿越的隧道，聆听前辈学者文雅而又激烈的讨论声音。那个时代，那个时代的知识背景，以及艾里与普拉特的研究与论文写作风格，跟上他们两人缓慢而又扎实的前进脚步，进而感知他们的思维方式与求真态度。
后注：
本人从2009-2010学年度开始，在中国科学院研究生院开设了一门《地球物理经典文献阅读》的讨论课，今学年度（2010-2011）是这门课程开设的第二个年头。
我将陆续整理出来这些——地球物理相关的经典文献阅读笔记。选修此课的曹雷同学对于本文也有部分的贡献。
https://blog.sciencenet.cn/blog-206819-524864.html
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