Gravimetrie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 17 aprilie 2021; verificările necesită 3 modificări .

Gravimetrie (din latină gravis - „grea” și greacă μετρέω - „măsur”); gravimetria geodezică , sondarea gravitațională ) este știința măsurării cantităților care caracterizează câmpul gravitațional al Pământului și al altor corpuri cerești .

Istorie

Prima măsurare a gravitației a fost făcută de Galileo , prin măsurarea traseului parcurs de un corp în cădere în prima secundă a căderii sale.

Scopul măsurătorilor timpurii a fost de a determina constanta gravitațională (g) ca constantă fundamentală . Faptul că forța gravitației pe Pământ variază în funcție de latitudinea locului a devenit cunoscut în anii 30 ai secolului al XVII-lea . Măsurătorile au fost efectuate cu pendule cu fir de 1-2 metri lungime. Proprietatea remarcabilă a pendulului de a efectua oscilații pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce face posibilă găsirea perioadei de oscilație cu o precizie acceptabilă, a devenit motivul dominantei metodei pendulului în gravimetrie până la mijlocul secolului al XX-lea.

Fundamente teoretice

Forța gravitației, adică forța care acționează asupra unei unități de masă pe Pământ, este suma forțelor gravitaționale și a forței de inerție ( forța centrifugă ) cauzată de rotația Pământului:

{\vec {F}}=-G\mu \int \limits _{M}{{dm} \over {R^{2}}}{{\vec {R}} \over R}+ \mu ({\vec {\omega }}\times {\vec {r)))\times {\vec {\omega }}

, unde este constanta gravitațională , este unitatea de masă, este elementul masei Pământului, sunt vectorii de rază ai punctului de măsurare și elementul de masă, este viteza unghiulară de rotație a Pământului; integrala este preluată de toate masele.

G

\mu

dm

{\vec {R}}={\vec {r}}-({\vec {r}}'};{\vec {r}},({\vec {r}}'}

{\vec {\omega ))

În observațiile gravimetrice prin intermediul sateliților, obiectul măsurării este doar câmpul gravitațional al Pământului sau al unei alte planete, adică primul termen.

Potențialul câmpului gravitațional este determinat de relația: $\Omega$

\Omega =G\int \limits _{M}{{{dm} \over R}+{{\omega ^{2}r^{2}} \over 2}\cos ^{2}\varphi }

, unde este latitudinea punctului de măsurare.

\varphi

Condiția gravitației constante determină setul de suprafețe echipotențiale - așa-numitele. suprafete plane; o suprafață plană pentru care forța gravitațională coincide cu forța gravitațională la nivelul mediu pe termen lung (neperturbat) al mării se numește geoid . $\Omega =const$

Pentru comoditatea reprezentării, independent de distribuția locală a maselor, gravitația este împărțită în două componente: partea normală , reprezentând gravitația unui elipsoid omogen de referință (adică un elipsoid de rotație cu o masă și viteză de rotație egale cu pământului și care corespunde maxim geoidului) și un anormal , egal cu diferența dintre forțele de gravitație observate și normale . $\gamma$ $\Delta g$ $g$ $\Delta g=g-\gamma$

În sistemul gravimetric internațional IGSN 71 pentru gravitația normală, se adoptă o formulă cu factori de corecție determinați din totalitatea datelor gravimetrice pentru 1967:

\gamma =9,780318(1+0,005302\sin ^{2}\varphi -0,0000059\sin ^{2}2\varphi )

m / s² .

Subiectul și aplicarea gravimetriei

Gravimetria ia în considerare teoriile și metodele de măsurare a gravitației pentru a rezolva diverse probleme din geodezie , geofizică și alte geoștiințe .

Gravimetrie în geodezie

Conținutul principal al gravimetriei în geodezie este teoria și metodele de determinare a câmpului potențial extern și a gravitației Pământului (g) din măsurători pe suprafața pământului și din date astronomice și geodezice. Gravimetria într-un context geodezic include teoria nivelării înălțimilor și prelucrarea rețelelor geodezice astronomice. Una dintre principalele aplicații geodezice ale gravimetriei este construcția modelelor geoide . Cunoașterea exactă a geoidului este necesară, în special, în navigație - pentru a converti înălțimile geodezice (elipsoidale) măsurate direct de receptorii GPS în înălțimi deasupra nivelului mării , precum și în oceanologia fizică - pentru a determina înălțimile suprafeței mării .

Gravimetria în geofizică

În geofizică, gravimetria este folosită pentru a studia structura internă a Pământului, precum și a altor planete. În contextul geofizicii explorării , gravimetria este denumită în mod obișnuit explorarea gravitațională .

Gravimetria în alte geoștiințe

Odată cu lansarea misiunii satelit GRACE în 2002, a devenit posibilă pentru prima dată măsurarea schimbărilor temporale în câmpul gravitațional al Pământului la scară regională. Aceste măsurători permit, în special, obținerea de informații suplimentare despre procesele asociate cu schimbările climatice .

Unități de măsură și standarde

Unitatea de măsură în gravimetrie este gal (denumirea rusă: Gal; internațional: Gal), egală cu 1 cm / s². Numit după omul de știință italian Galileo Galilei . La începutul secolului al XX-lea, a fost determinat standardul absolut al gravitației Pământului, pe baza măsurătorilor gravimetrice în Potsdam (gravitația în Potsdam - 981 274 mGal ), însă, deja în anii 30 ai secolului XX, s-au obținut date că Standardul Potsdam a fost supraestimat cu 13 - 14 mGal. Rezultatul a fost crearea unei singure rețele gravimetrice mondiale de referință International Gravity Standardization Net (IGSN), în 1971 a fost adoptată în locul sistemului Potsdam (standard IGSN 71), în care standardul absolut al gravitației Pământului, nelegat de un coordonată, este 978.031,8 mGal .

Echipament

Observațiile gravimetrice la sol se fac folosind gravimetre sau accelerometre . În observațiile gravimetrice cu ajutorul unui satelit, de regulă, sunt utilizate măsurători de înaltă precizie ale orbitei sale .

Vezi și

Literatură

Gravimetrie geodezică / L. V. Ogorodova // Marea Enciclopedie Rusă : [în 35 de volume] / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
Grushinsky N.P. Gravimetrie // Enciclopedia fizică / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică , 1990. - T. 2 Factorul de calitate - Magneto-optică. - 704 p. — 100.000 de exemplare. — ISBN 5-85270-061-4 .
Grushinsky N.P. Fundamentele gravimetriei. - M . : „Nauka”, 1983. - 351 p.
Hubbard W. B., Spatteri V. L. Structura internă a lui Jupiter a. Teoria sondajului gravitațional // Jupiter. - M., 1978.
Sukach MK Sondarea gravitațională a solurilor. - Kiev : Naukova Dumka , 1998. - ISBN 966-00-0462-1 .
Zharkov VN Structura internă a Pământului și a planetelor. — M .: Nauka, 1978. — 192 p.

Link -uri

Biroul Gravimetric Internațional (Biroul Gravimetric Internațional)
Explorarea gravitațională. Prospecție magnetică (recenzie de literatură)
Recunoaștere gravitațională prin satelit (NASA)
Laboratorul de gravimetrie al Institutului Astronomic de Stat din Moscova. Universitatea de Stat Sternberg din Moscova. Lomonosov

Dicționare și enciclopedii	Mare norvegian Rusă mare Universalis Ucraina modernă
În cataloagele bibliografice	BNF : 11971255c J9U : 987007538556905171 LCCN : sh85056564 NKC : ph120610

Geologie
teoretic	Geochimie Cristalografie Litologia Mineralogie Petrologie Structural Ecologic
Dinamic	Vulcanologie Geodinamica Geocriologie Geomecanica Geomorfologie Geotectonica Neotectonica Seismogeologie
istoric	Geocronologie Paleogeografie Paleoclimatologie Paleontologie paleotectonica Stratigrafie Cuaternar
Aplicat	Militar Geologie minerală Hidrogeologia Inginerie Regional Studiu geologic
Alte	Geofizică Geoecologie Spaţiu Maritim radiogeologie Istoria geologiei
Categoria Geologie

Geodezie
Geodezie superioară Astronomie geodezică Gravimetrie geodezică geodezie spațială Topografie Cartografie Fotogrammetrie Geodezie marină Geodezia inginerească