假如你指的是某個區域沒有重力或者重力相反,這種異常在地球上是不存在的,在任何星球上也都不可能存在。
不過,在測繪學中確實有“重力異常”這個說法,且重力異常現象在地球上是無處不在的,其數值的求定與修正也是大地測量學中的一項十分重要的工作。
“重力異常”的英文是“gravity anomaly”,指的是在排除掉各種外界因素的影響后,由于地球自身構造不均勻所引起的引力垂直分量的變化。
地球的密度差異導致了地表的重力異常。
眾所周知,地球表面山巒疊嶂、溝壑縱橫,且地球內部構造以及地底礦產的分布也并不均勻,這意味著地球不同區域的物質密度是不同的,密度不同則質量不同,質量不同則引力不同,也即地球各處的重力值存在差異。
地質的密度差異存在于地球的任意位置,因此重力差異也普遍存在于地表的任意位置,而地質密度引起的重力差異,就叫重力異常。

▲EGM2008地球重力場模型中的全球重力異常分布圖
重力異常通常被分為兩種:一種叫“純重力異常”,指的是某一地點的實際重力值和正常重力值的差異。這很好理解,就是你站在某個地點測量出來的重力值,與該地點應有的正常重力值之間的差異。
另一種叫“混合重力異常”,是指一個面上某一點的實際重力值與另一個面上對應點的正常重力值之差——這個描述可能就不好理解了,它涉及到了大地測量學中的兩個十分重要的概念。
一、大地水準面
你可能不知道,地球有三種形狀,一種是它的真實形狀,那就是一個表面波瀾起伏、地形無比復雜的壯麗星球;另一種是大地測量學中,通過數學計算出來的不規則閉合曲面,它的“丑陋面貌”你或許不會感到陌生——

▲大地水準面
上面這個“歪瓜裂棗”的模型曾被不少別有用心或不明就里的人解釋成了“抽干海水后的地球形狀”,這純粹就是在信口開河,實際上這張圖就是高差及細節被放大了1萬倍的大地水準面的3D模型。
通過這個夸張的模型,我們可以更清晰地看出大地水準面并不與地球的表面形狀相同,它是以自由靜止狀態的平均海平面(MSL)為基準參考點計算而來的重力等位面。
也就是說,當我們以平均海平面的重力為基準時,地球只有在這種形狀下各區域的重力才是相等的。或者說,我們去掉地球的其余部分,只保留與平均海平面重力值相等的部分,地球就成了這個形狀。而這個閉合曲面就被稱為“大地水準面”。
大地水準面最初是1828年,由德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯提出的,之后經過了多次的修改及完善。簡單來說,它指的就是將地球各區域重力相等的點連接而成的曲面。
當然,你也千萬別忘了前文提到的“高差被放大了1萬倍”。
事實上,真正的大地水準面看起來也幾乎是一個標準的球體,其正極值(最高點)為+85.4米;負極值(最低點)為?107.0米,最大高差僅有192.4米,相較于地球12742公里的平均直徑,這微不足道的差異完全可以忽略不計,所以它的真實形狀其實是下面這樣的。

假如不是夸張了一萬倍的話,你根本看不出它與真實的地球有什么差別,對么?
二、參考橢球體
前文說了地球有三種形狀,除了真實形狀和大地水準面之外,它的第三種形狀就是“參考橢球體”,也叫“平均地球橢球”。
參考橢球體是以地球的實際幾何數據為主要參考,同時又與大地水準面的各向半徑最吻合的一個表面完全光滑的理想橢球,我們通常所說的地球的形狀和半徑,實際上就是參考橢球體的扁率和半徑。
換言之,我們說地球赤道半徑6378.137千米,或者極半徑6356.752千米的時候,其實是忽略了兩端的山峰或溝壑,完全視為理想的橢球來定義的,這個理想化的形狀就是參考橢球體,它顯然是無法與歪瓜裂棗的大地水準面完全貼合的。

在赤道方向,大地水準面(紅線)相對于參考橢球體(黑線)的形狀差異。
現在,你應該很容易理解“混合重力異常”的描述,也就是“一個面上某一點的實際重力值與另一個面上對應點的正常重力值之差”這句話了。譬如某個坐標點在參考橢球體上的重力值,與大地水準面上的重力值的差異,就叫“混合重力異常”。
當然,地表的重力異常是極其微弱的,在日常生活中完全可以忽略不計,但是在研究地球形狀、分析地質構造、勘探礦物,或修正人造衛星與遠程彈道導彈軌道時,卻是極其重要數據。
換言之,科學領域所稱的“重力異常”,無論哪種異常,都是指的特定地點的特定重力值,異于該地點在特定條件下的重力值,而不是指某個地區的重力存在反常現象。