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地上重力測量

地上で重力を測る

測定方法

 重力の測定は、基準となる地点で絶対的な重力値を正確に測定する「絶対重力測定」と、その基準値との相対的な重力値の差から重力値を求める「相対重力測定」により行われます。
 国土地理院では、全国に重力の基準となる3種類の重力点(基準重力点、一等重力点、二等重力点)を設置し、絶対重力測定で基準重力点の重力を、そこから相対重力測定で一等及び二等重力点の重力をそれぞれ測定しています。また、南極観測隊にも参加し、定期的に現地で重力測定を実施することで南極氷床の質量変化の監視などに貢献しています。
 国土地理院が定めた重力値を基準とすることで、誰でも同じ基準に基づく高精度な重力値を決定することができます。

絶対重力測定

 絶対重力測定とは、基準となる地点の絶対的な重力値を求める方法です。真空中で物体を静かに落とすと、物体は地球の重力に従って地球の中心方向へ向かって自由落下します。 その落下距離と落下に要した時間をたくさん測って平均することで重力値が求まります。 この原理を用いて絶対重力を測定する方法を落体自由落下方式といい、国土地理院では、この方式を用いた絶対重力計により絶対重力測定を行っています。

【国土地理院で使用している絶対重力計FG5】
 国土地理院は、3台の絶対重力計FG5〔米国Micro-g-LaCoste社製〕を所有しています。 FG5は運搬が可能な自由落下方式の絶対重力計です。落下槽と呼ばれる筒状の部分の内部が真空に保たれており、この落下槽の中で特殊な鏡を落下させ、鏡の落ちた距離をレーザーで、落ちるのにかかった時間をルビジウム原子時計で計測し、重力値を求めます。
  この絶対重力計は、地球の重力のおよそ10億分の1の変化(公称精度)を求めることができます。これは3cmの比高で生じる重力の差を検出できる精度です。またこのような測定を繰り返し行うことで、その場の重力の時間変化を捉えることができます。

絶対重力計FG5


相対重力測定

 相対重力測定とは、ある点と別の点の重力の差を測定する方法で、相対重力計と呼ばれるバネの伸びを利用した装置を用いて行います。 相対測定ではその場の絶対的な重力値そのものは分からないので、重力値の分かっている参照点との重力値の差を測ることでその点の重力値を決定します。 

【国土地理院で使用している相対重力計LaCoste-G】
 
国土地理院では、ラコスト重力計(LaCoste&Romberg gravimeter)を使用しています。スプリング(バネ)に「おもり」を吊り下げると、スプリングの伸び(弾性力)と重力が釣り合ったところで静止します。 重力の変化によりスプリングの伸び方も変わるので、その差を計ることにより重力の差を求めます。
 絶対重力計に比べ小型で運搬が容易ですが、測定精度は1桁落ちます。相対重力計でも、繰り返し観測を行うことにより重力の時間変化を求めることができます。

ラコスト重力計


国際標準と整合した重力値の決定

 絶対重力計の国際標準との整合は、国際度量衡委員会と国際測地学協会が協力して定期的に開催される国際比較観測において確認されます。日本からは、産業技術総合研究所(産総研)が参加し、同研究所が所有する絶対重力計の国際標準との整合を確認しています。国内の絶対重力計については、国土地理院が主体となり、産総研を含む絶対重力計を所有する機関を集め、2002年から毎年国内比較観測を実施しています。2016年からは、新たに開設した国土地理院の石岡測地観測局(茨城県石岡市)内の重力観測室で開催しています。産総研と各機関の絶対重力計との整合を確認することで、国内における国際標準に基づく重力の測定を可能にしています。

石岡測地観測局全体(左)及び絶対重力計の国内比較観測風景(右)


重力値の利用

 測定データの閲覧・取得方法については、重力値のページをご覧ください。
 任意の地点の重力値を求めたい場合は、重力値推定計算サービスもご利用いただけます。ただし、計算結果は、日本重力基準網1975に基づく重力値を基に推定した値です。(2019年中に日本重力基準網2016データに切り替え予定)

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