铅垂线

物体重心与地球重心的连线
铅垂线(英文名plumb line),又称重垂线,在大地测量学中指重力作用的方向线。铅垂线与重力矢量的方向处处相切,该方向又被称为铅垂方向,有时也直接以铅垂线代称。在重力场中,铅垂线通常是曲线而非直线,彼此互不平行,与其经过的重力等位面正交。铅垂线与参考椭球面的法线之间的方向偏差被称为垂线偏差。铅垂线是测量工作的基准线,基于铅垂线的标定方法最早是在1971年由Brown教授提出的。日常生活中,铅垂线多用于建筑测量。建造高层建筑、铁塔、烟囱、地下铁道竖井等建筑物时,需要保证建筑物的垂直度,因而就需要放样铅垂线。铅垂线的放样大多利用经纬仪+弯管目镜、光学铅垂仪和激光铅垂仪3种方式。

垂线和铅垂线

当两条直线相交所成的四个角中,有一个角是直角时,就说这两条直线互相垂直,其中的一条直线叫做另一条直线的垂线。注意到垂线的定义中,只是规定了两直线交角的大小(90°),并没有规定两条直线的位置如何。也就是说,不论一条直线的位置如何,只要另一条与它的交角是90°,其中任何一条直线就是另一条直线的垂线。事实上,老师在讲“垂线”的概念时,总喜欢用铅垂线引入。说瓦工师傅砌墙时,为了使墙砌得与地面垂直,先吊一根铅垂线,即用一根细线吊一个重锤,重锤由于地球引力,呈与地面水平线垂直的状态下垂。这时,铅垂线与水平线互相垂直。这样的引入是很生动的,有助于同学对垂直概念的理解。但是,由于水平线、铅垂线的位置特殊,也给学生带来一些副作用,今后一提到垂线,总以为处于铅垂线的状态,从而使垂线的概念特殊化了。
铅垂线

铅垂线测垂直