1. 개요
중력계를 이용하여 한 장소에서 중력을 측정하면 그 값이 일정하지 않고 시간에 따라 변화하는 것을 알 수 있다. 또한 측정한 지점의 고도나 주변의 지형(암반 구조 등) 등에 의해서도 중력 값은 달라질 수 있다.중력 측정값을 통해 지하의 광체나 지질구조를 탐사하는 경우에는 이러한 변화량을 모두 고려하여 제거해주어야 하며, 이를 중력보정이라고 한다. 중력 보정을 거친 값을 중력 값이라고 하며, 중력이상이란 이와 같이 보정된 중력 값에서 표준중력(지오이드에서 이론적으로 계산한 중력값) 978.0328(1+0.00053024〖𝑠𝑖𝑛〗^2∅-0.00000587〖𝑠𝑖𝑛〗^2 2∅)〖𝑐𝑚/𝑠〗^2 을 빼준 값이다.
2. 프리에어(Free air) 중력 보정
중력은 지구로부터의 거리에 따라서 변하는 값이다. 프리에어 보정은 중력을 측정한 지점의 고도를 고려하여 보정하는 것으로, 측정값을 해수면 등의 일정한 기준면에서 측정한 값으로 환산하는 것이다. 지구 중심으로부터의 거리 R에 따라 중력가속도는 g=𝐺𝑀/𝑅^2 으로 나타낼 수 있으므로, 고도 변화에 따른 중력 변화의 값의 평균 𝑑𝑔/𝑑𝑅=−2(𝐺𝑀/𝑅^3 ) = -2/𝑅(𝐺𝑀/𝑅^2 )=-2𝑔/𝑅≅−0.308𝑚𝐺𝑎𝑙/𝑚 이다. 이 때, g의 평균값은 980626mGal로 가정하고 지구 반지름 R≅6367000 m이라고 한 것이다. 음의 부호 (-)는 지구 중심으로부터의 거리(R)가 증가할수록 중력 값이 감소함을 의미한다. 이와 같은 고도의 차이를 보정하기 위해서, 측정한 값에다 프리에어보정 값을 더해주어야 한다. 고도 h의 관측소에서 프리에어보정값(FAC, Free Air Correction)은 FAC = (0.308 mGal/m)*h 이다.또한 프리에어중력이상은 실제 측정된 중력 g에서 이론 중력 값 Gt를 빼주어서 위도에 의한 효과를 보정해준 값이다.
3. 부우게 중력 보정
중력에 영향을 미치는 또 하나의 요인은 관측 지점 아래에 존재하는 질량이다. 고도가 높은 관측 지점은 그 아래쪽에 더 많은 질량이 있으므로 중력이 증가한다. 부우게 보정은 이러한 질량의 효과를 보정해주는 것이다. 부우게 보정에서는 관측 지점의 고도(h)와 같은 두께를 갖는 무한 판을 가정한다. 판의 밀도를 p라고 하였을 때, 이 판에 의한 인력 BC(Bouguer Correction)은 2𝜋𝜌𝐺ℎ의 값을 가지고, 만유인력 상수 G와 2𝜋를 대입하면 0.0419𝜌ℎ가 나온다.육지의 경우, 부우게 보정 값은 고도가 높아질수록 양의 값을 가지므로 프리에어이상으로부터 판의 인력 BC를 빼주어야 한다.육지의 경우 무한판의 밀도는 흔히 화강암의 밀도인 2.67 g/cm^3을 이용한다. 이 값을 사용하면 판의 인력 BC=0.112mGal/m * h 가 된다.
같은 원리로 해양의 경우, 관측 지점 아래에 화강암과 같은 암석보다 밀도가 낮은 물이 있으므로 물의 밀도를 1.03g/cm^3으로 가정한다면 이 때 부우게 보정 값 BC=-0.0678mGal/m * h가 된다.
4. 기타 중력 보정들의 종류와 방법
1. 계기보정
계기변화 : 중력계가 가열함에 따라 발생하는 중력계내의 스프링의 크립 현상, 탄성 피로 등에 의한 계기의 변화
계기 보정 : 중력계 내 스프링에 크립 현상에 의해 생기는 중력효과를 제거하는 것
방법 : 반복 측정으로 보정한다.
계기 보정 : 중력계 내 스프링에 크립 현상에 의해 생기는 중력효과를 제거하는 것
방법 : 반복 측정으로 보정한다.
2. 조석보정
조석보정 : 지구와
천체와의
기조력의 변화로 인한 중력 효과를 제거하는 것. 조석 변화는 최대 0.3mgal
방법 : 한 점에서 측정한 하루 동안의 조석 변화를 도표로 작성해 보정함. 반복측정에 의한 보정. 계기보정에 조합시켜 보정
방법 : 한 점에서 측정한 하루 동안의 조석 변화를 도표로 작성해 보정함. 반복측정에 의한 보정. 계기보정에 조합시켜 보정
3. 위도보정
위도보정 : 반경 차에 의해서 적도에서 극으로 갈수록 표준 중력치가 조금씩 증가[1]하는 것을 보정하는 것
방법 : 기준 위도보다 극쪽에 있는 측점은 측정중력치에서 위도 보정치를 빼주고, 기준위도보다 적도쪽에 있는 측점은 측정중력치에서 위도 보 정치를 더해준다.
방법 : 기준 위도보다 극쪽에 있는 측점은 측정중력치에서 위도 보정치를 빼주고, 기준위도보다 적도쪽에 있는 측점은 측정중력치에서 위도 보 정치를 더해준다.
4. 지형보정
지형보정 : 측점 주위의 산, 계곡과 같은 불규칙한 지형의 영향을 보정함
방법 : 해머 도표를 이용하고, 보정치를 측정치에 더한다.
방법 : 해머 도표를 이용하고, 보정치를 측정치에 더한다.
5. 대기보정
대기보정 : 측점의 고도 변화에 따른 대기 질량의 효과를 보정함
6. Eötvös 보정 (에트뵈스)
Eötvös 보정 : 배나 항공기 속도의 동서방향, 곡선 운동은 지구 자전에 의한 원심력을 증감시키므로 Eövö 효과를 측정 중력치로부터 제거하는 보정