중력이상 (Gravity Anomaly)
쉽게 풀면
지구 표면의 중력은 어디나 같지 않습니다. 땅속에 무거운 암석이 있으면 조금 크고, 가벼운 퇴적층이나 빈 공간이 있으면 조금 작습니다. 하지만 측정값에는 위도와 높이 차이 같은 땅속과 무관한 요인도 섞여 있으므로, 이런 효과를 계산으로 걷어내고 남은 차이를 중력이상이라 합니다. 중력이상 지도는 눈에 보이지 않는 지하 구조를 드러내는 '밀도 엑스레이'입니다.
왜 중요한가
중력이상은 지각 두께와 지각평형 상태를 평가하고, 퇴적 분지·염 돔·광체·단층 같은 지하 구조를 탐지하는 가장 오래되고 널리 쓰이는 지구물리 자료입니다. 위성 중력 자료로 전 지구 맨틀 대류와 빙하 질량 변화를 추적하는 현대 측지학의 기반이기도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
땅의 높이와 지형 효과를 제거한 뒤에도 중력이 크게 작은데, 이는 산 밑에 가벼운 지각이 깊이 박혀 있기 때문이라는 뜻이다.
높이 보정만 한 중력이상이 거의 0이라는 것은 산의 무게가 밑의 가벼운 뿌리로 상쇄되어 균형을 이루고 있다는 의미이다.
조금 더 깊게 보면
프리에어 이상은 관측점 고도에 따른 중력 감소만 보정한 값(0.3086mGal/m)으로 지형 위에서 양의 값을 보이며, 부게 이상은 여기에 관측점 아래 암석판의 인력(부게 보정, 2πGρh)과 주변 지형 효과를 추가로 제거한 값으로 지하 밀도 분포를 직접 반영합니다. 산맥에서 부게 이상이 크게 음인 것은 지각평형에 따른 저밀도 지각 뿌리 때문이며, 에어리와 프랫 모델로 해석합니다. 이상의 파장은 원인체의 깊이를 반영하므로 지역 이상(짧은 파장, 천부)과 광역 이상(긴 파장, 심부)을 분리하여 해석하고, 2차원·3차원 밀도 모델링으로 구조를 역산합니다. GRACE 위성은 시간에 따른 중력 변화로 지하수·빙하 질량 변화를 감시합니다.
주의할 점
중력 역산은 본질적으로 비유일성(같은 이상을 만드는 밀도 분포가 무수히 많음)을 가지므로 다른 지구물리·지질 자료로 제약하지 않은 단독 해석은 신뢰하기 어렵다. 또 부게 보정에 쓰는 밀도(보통 2.67g/cm³)의 가정이 결과에 영향을 미치므로 명시해야 한다.