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国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新

国土地理院は「あなたの体重がほんのわずか変わります」と重力地の基準変更を伝える

国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新。国土地理院が2017年3月15日に公表

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国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新。国土地理院が2017年3月15日に公表


 国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新することを2017年3月15日に公表した。国土地理院は「あなたの体重がほんのわずか変わりますと重力地の基準変更を伝える。(発表日時は2017年3月15日(水)14時00分)

 最新の観測結果に基づき、国内の重力値の基準を40年ぶりに更新し、「日本重力基準網2016(JGSN2016)」として3月15日に公表した。JGSN2016の重力値は、全国の重力分布や活断層などの地下構造を調べる際の基準として使われるほか、はかりなどの校正にも使用される。
 
 「日本重力基準網2016(JGSN2016)」は、最新の観測結果に基づく全国の重力値の基準です。重力値は時間や場所で変化する。

 これまでの基準は、国土地理院が1976年に整備した「日本重力基準網1975(JGSN75)」であったが、公開から40年が経過し、地殻変動などによる影響で実際の重力値との乖離が大きくなったため、今回改定された。

 改定に伴う重力値の変化は、最大で地上での重力値の-1×10-5%(-0.1mGal)程度で、これは60kgの体重がヤブ蚊数匹分(約0.006g)軽くなったことに相当する。

 三角点や水準点が位置の基準であるように、重力点が重力値の基準として全国に設置されている。JGSN2016では、国際標準と整合した高精度な絶対重力計などにより、各点における信頼性の高い重力値が決められている。

 重力値は水の流れを知るための正確な標高を決める上で必要な情報である。また、地下の物質の密度によって地上の重力値が変わることから、重力分布は活断層の調査や資源探査にも利用されている。

 さらに、ものの質量を量る「はかり」の校正などにも重力値が使われている。このような様々な分野で利用される重力値の基準として、JGSN2016の活用が期待される。

添付資料

資料-1  重力と水の流れ

図があります右のpdfファイルを開いてご覧ください。2017-06-14-000184137-1-.pdf へのリンク(PDF:116KB)

重力と水の流れ

重力とは

 ニュートンの万有引力の法則でよく知られるように、全ての物体は「引力」で互いに引き合っています。地球上では地球の引力が働きますが、同時に地球の自転による遠心力も働いており、この地球の引力と遠心力の合力が重力の正体です。重力の大きさは時間や場所によって異なります。例えば、自転により地球が赤道方向に少し膨らんだ形をしていること、遠心力が赤道に近いほど大きくなることから、赤道上の重力は北極や南極よりも約 0.5%小さくなります。また、地下の密度構造の違いや計測する高さによっても重力は変化します。さらに、同じ場所であっても、月や太陽の引力(潮汐)、地殻変動や火山のマグマ活動によって時間的に変化します。

水の流れは重力が決める

 水は、高いところから低いところに流れます。地図に記される高さ(標高)は、水道などのインフラ整備や、津波や洪水から命を守る上でとても大切な情報ですが、実はその標高は地形の起伏だけでは決められません。平らに見える地表面でも、重力の分布が一様でなければ、水は重力の強い方に流れてしまうように、正確な標高を知るためには、地形の起伏に加えて重力の影響も考慮する必要があります。国土地理院の重力値は、土地の正確な標高を決めるための情報として利用されます。

 日本の標高の基準は、測量法で東京湾の平均海面と定められています。この平均海面を仮想的に陸地へ延長した面をジオイドといいます。国土地理院では、重力データや水準測量の結果などから、地球を仮想的に表した楕円体表面からジオイドまでの高さ(ジオイド高)も決めています。GNSS測量で決まる高さ(楕円体高)からジオイド高を引くことで、簡単に標高を決めることができます。

資料-2  身近に使われる重力

図があります右のpdfファイルを開いてご覧ください。2017-06-14-000184138-2-.pdf へのリンク(PDF:321KB)

身近に使われる重力

重力値によるハカリの校正

 私たちの生活の中で「重さ」をはかることはとても身近ですが、実は物の重さは重力の大きさによって変わります。地球の遠心力は高緯度ほど小さくなるので、北海道と沖縄を比べると北海道の方が少しだけ(約 0.15%)重力が大きくなり、同じ物でもその分重くなります。例えば、沖縄で 1kgの金が、北海道に持っていくだけで約 1g重くなるのでとてもお得に感じます。

 しかし、そのような状態では社会が混乱するため、同じ物が日本どこでも同じ重さとしてはかれるように、各地の重力値ではかりを校正しています。このはかりの校正にも国土地理院が測定した重力値が使用されています。

地下の構造探査

 鉱床のような周囲より密度の高い物体が地下にあると、その物体の引力の影響で地上の重
力値は増加します。また、活断層などによる地層の不連続でも、断層の両側で密度が変わるため地上での重力値に変化が生じます。地表の重力値の分布を調べることで、このような地下構造の様子が分かるため、重力値の測定結果は地下資源の探査や、地下の活断層の分布や形状、規模の推定などの防災・減災分野にも活用されています。また、同じ場所で重力値を継続して観測することで、火山のマグマの動きなども監視できます。


資料-3  国土地理院の重力測定

図があります右のpdfファイルを開いてご覧ください。2017-06-14-000184139-3-.pdf へのリンク(PDF:240KB)

国土地理院の重力測定

国土地理院の重力測定

 重力値の測定は、基準となる地点の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差から重力値を測定する「相対重力測定」により行われます。

 絶対重力測定には、絶対重力計と呼ばれる高額な機器と高度な技術が必要なため、国土地理院を含む限られた機関のみが実施しています。

 一方相対重力測定はばねばかりの原理を利用した相対重力計と呼ばれる可搬型の機器を用いて比較的簡易に計測することが可能です。国土地理院では、全国に重力値の基準となる重力点を設置し、絶対重力測定で基準重力点の重力値を、そこから相対重力測定で一等及び二等重力点の重力値をそれぞれ測定しています。

 また、南極観測隊にも参加し、定期的に重力測量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。

世界標準と整合した重力値の決定

 絶対重力計の国際標準は、メートル条約に基づき、フランスに本部のある国際度量衡局の後援による国際比較観測で決められます。日本からは、産業技術総合研究所(産総研)が参加し、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。国内では、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、国際標準に基づく重力値の測定を可能にしています。

資料-4  「日本重力基準網2016(JGSN2016)」について

図があります右のpdfファイルを開いてご覧ください。2017-06-14-000184140-4-.pdf へのリンク(PDF:944KB)

「日本重力基準網 2016(JGSN2016)」について

日本重力基準網 2016(JGSN2016)

 重力は、土地の高さの決定だけでなく、はかりなどの計量機器の校正や地下の活断層調査など、様々な目的で利用されています。

 国土地理院では、誰もが、いつでも、どこでも正確な重力値を測定できるよう、全国に重力点を設置し、基準となる重力値を提供しています。

 これまでの重力値の基準は、国土地理院が 1976年に整備した「日本重力基準網 1975(JGSN75)」でしたが、地殻変動の影響などによる現在の重力値との乖離や、重力計の性能向上による高精度な重力値への要望の高まりを踏まえ、新たに「日本重力基準網 2016( JGSN2016)」を整備しました。

 JGSN2016は、 2002年から 2016年までに国土地理院が実施した最新の重力測定結果を用いて構築されており、 2011年の東北地方太平洋沖地震や 2016年の熊本地震に伴う重力変化なども含まれています。高精度な絶対重力測定に基づく基準重力点32点と、それらを参照した相対重力図 1JGSN2016配点図測定に基づく一等重力点 231点で構成され、今後、約 1万 4千点設置している二等重力点等についても新たな重力値を計算する予定です。

 JGSN2016の精度は概ね ±0.02mGal ※程度で、これまでより約 5倍向上しています。重力の国際標準にも整合しており、国内の重力測定結果や計量基準の信頼性向上が期待されます。

※Gal(ガル)は重力の大きさを表す単位。地上の標準的な重力値が約 980Gal( =9.8m/s 2)。 1m Gal(ミリガル)は0.001Gal( =0.00001m/s 2)図 2JGSN75と JGSN2016の差

任意の地点の重力推定値を求める

国土地理院 重力値推定計算サービス

推定重力値を求めたい場所の緯度、経度(世界測地系)、標高を入力し、「計算」ボタンを押してください。
緯度 ″.
経度 ″.
標高 .m
         

重力値推定計算結果
緯度、経度、標高を入力し、「計算」ボタンを押していただくと、ここに計算結果が表示されます




上の国土地理院の重力値推定計算サービスが動作しない場合には次をクリックしてご利用下さい。
重力を求める。
任意の地点の重力推定値を求める


国土地理院重力測量ホームページ

 「日本重力基準網2016(JGSN2016)」に関する問い合わせ先は次のとおり。
〒305-0811 茨城県つくば市北郷1番。国土交通省 国土地理院 測地部物理測地課。   TEL 029-864-4767(直通)またはTEL 029-864-6018(直通)。029-864-1802 (FAX)

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