假如地球没有自转，地球上的铅垂线指向地球的引力中心--地心，现在由于地球的自转，引起一种惯性离心力。离心力是一种效果力，其作用效果会使铅垂线上的铅锤远离地球自转轴，表现为铅垂线向赤道方向偏移，其指示方向不通过地心。铅垂线代表重力方向，这样重力方向和引力方向就有一定的夹角，根据理论计算，北纬30°的上海，重力与引力的夹角约为309角秒。

还有一种垂线偏差，它的某一种定义是：地面点的垂线方向同正常重力方向之间的夹角。比如铅垂线旁边有一座大山就可以产生这种垂线偏差。这种垂线偏差可以利用天顶摄影仪来测量，就是利用恒星影像计算出测站点的天文坐标，再根据GPS测得的大地坐标解出垂线偏差，测量时还需要常平架、陀螺平台、水准仪、寻北仪等仪器。

由于测量垂线偏差利用了常平架和水准仪，我相信都是以正常重力为参考，去测量异常重力，我还没有在文献上看到有人去测量正常重力与引力之间的夹角。由于变化或运动是相对的，需要有参照物，但引力和正常重力却很难互相找到参照物，所以至今无人实际测量。十字摆的发明就是为了解决参照物的问题，它可以使一个合力的两个分力得到体现，所以也可以称它为合力分解仪。

在十字摆的实验中我有两个发现：1.铅垂线在向赤道方向偏移的同时还微微偏东；2.地球自转引起的惯性离心力大约是理论值的1.8倍。

下面是十字摆的原理示意图：

在实际实验中，我不可能象迈克尔逊-莫雷一样，把实验装置放在水银上，我发明了一种特殊而简单的悬挂装置，多次实验证明，对测量数据没有影响。在实验中需要把摆旋转180°，这样才能体现摆的指针和铅垂线指针的相对位移。具体实验详见《十字摆实验》。