Gravimetri

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 april 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Gravimetri (från latin gravis - "tung" och grekiska μετρέω - "Jag mäter"); geodetisk gravimetri , gravitationsljud ) är vetenskapen om att mäta kvantiteter som kännetecknar jordens och andra himlakroppars gravitationsfält .

Historik

Den första gravitationsmätningen gjordes av Galileo , genom att mäta vägen som en fallande kropp reste under den första sekunden av dess fall.

Målet med tidiga mätningar var att bestämma gravitationskonstanten (g) som en fundamental konstant . Att tyngdkraften på jorden varierar beroende på platsens latitud blev känt på 30-talet av 1600-talet . Mätningarna utfördes med gängpendlar 1-2 meter långa. Pendelns anmärkningsvärda egenskap att utföra svängningar under lång tid, vilket gör det möjligt att hitta svängningsperioden med acceptabel noggrannhet, blev orsaken till pendelmetodens dominans inom gravimetri fram till mitten av 1900-talet.

Teoretiska grunder

Tyngdkraften, det vill säga kraften som verkar på en enhetsmassa på jorden, är summan av tyngdkrafterna och tröghetskraften ( centrifugalkraften ) som orsakas av jordens rotation:

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

, där är gravitationskonstanten , är enhetens massa, är elementet för jordens massa, är radievektorerna för mätpunkten och masselementet, är vinkelhastigheten för jordens rotation; integralen tas över alla massor.

G

\mu

dm

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

{\vec {\omega ))

I gravimetriska observationer med hjälp av satelliter är mätobjektet endast jordens eller en annan planets gravitationsfält, det vill säga den första termen.

Gravitationsfältets potential bestäms av sambandet: $\Omega$

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

, var är latituden för mätpunkten.

\varphi

Tillståndet med konstant gravitation bestämmer uppsättningen av ekvipotentiella ytor - den så kallade. jämna ytor; en plan yta för vilken tyngdkraften sammanfaller med tyngdkraften vid medelhavsnivån på lång sikt (ostörd ) kallas geoiden . $\Omega =const$

För att underlätta representationen, oberoende av den lokala fördelningen av massorna, är gravitationen uppdelad i två komponenter: normaldelen , som representerar gravitationen av en homogen referensellipsoid (det vill säga en rotationsellipsoid med en massa och rotationshastighet lika med jordens, och som maximalt motsvarar geoiden), och en anomal , lika med skillnaden mellan de observerade och normala gravitationskrafterna . $\gamma$ $\Delta g$ $g$ $\Delta g=g-\gamma$

I det internationella gravimetriska systemet IGSN 71 för normal gravitation antas en formel med korrigeringsfaktorer som bestäms från totaliteten av gravimetriska data för 1967:

\gamma =9.780318(1+0.005302\sin ^{2}\varphi -0.0000059\sin ^{2}2\varphi )

m / s² .

Ämnet och tillämpningen av gravimetri

Gravimetri överväger teorier och metoder för att mäta gravitation för att lösa olika problem inom geodesi , geofysik och andra geovetenskaper .

Gravimetri i geodesi

Det huvudsakliga innehållet i gravimetri inom geodesin är teorin och metoderna för att bestämma det yttre potentialfältet och jordens gravitation (g) från mätningar på jordens yta och från astronomiska och geodetiska data. Gravimetri i ett geodetiskt sammanhang inkluderar teorin om utjämning av höjder och bearbetning av astronomiska geodetiska nätverk. En av de huvudsakliga geodetiska tillämpningarna av gravimetri är konstruktionen av geoidmodeller . Exakt kunskap om geoiden är nödvändig, särskilt vid navigering - för att omvandla geodetiska (ellipsoidala) höjder direkt uppmätta av GPS-mottagare till höjder över havet , såväl som i fysisk oceanologi - för att bestämma havsytans höjder .

Gravimetri i geofysik

Inom geofysik används gravimetri för att studera jordens inre struktur, såväl som andra planeter. I samband med utforskningsgeofysik kallas gravimetri vanligen till som gravitationsutforskning .

Gravimetri i andra geovetenskaper

I och med lanseringen av GRACE- satellituppdraget 2002 blev det för första gången möjligt att mäta tidsmässiga förändringar i jordens gravitationsfält i regional skala. Dessa mätningar gör det i synnerhet möjligt att få ytterligare information om processerna i samband med klimatförändringar .

Måttenheter och standarder

Måttenheten i gravimetri är gal (rysk beteckning: Gal; internationell: Gal), lika med 1 cm / s². Uppkallad efter den italienske vetenskapsmannen Galileo Galilei . I början av 1900-talet bestämdes den absoluta standarden för jordens gravitation, baserat på gravimetriska mätningar i Potsdam (gravitation i Potsdam - 981 274 mGal ), men redan på 30-talet av 1900-talet erhölls data om att Potsdam-standarden överskattades med 13 - 14 mGal. Resultatet var skapandet av ett enda världsreferensgravimetrisk nätverk International Gravity Standardization Net (IGSN), 1971 antogs det istället för Potsdam-systemet (IGSN 71-standard), där den absoluta standarden för jordens gravitation, inte knuten till en koordinat, är 978 031,8 mGal .

Utrustning

Markgravimetriska observationer görs med hjälp av gravimetrar eller accelerometrar . I gravimetriska observationer med hjälp av en satellit används som regel högprecisionsmätningar av dess omloppsbana .

Se även

Geofysisk undersökning
isostasi
Gravitationsutforskning

Litteratur

Geodetisk gravimetri / L. V. Ogorodova // Great Russian Encyclopedia : [i 35 volymer] / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
Grushinsky N.P. Gravimetri // Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2 Kvalitetsfaktor - Magneto-optik. - 704 sid. — 100 000 exemplar. — ISBN 5-85270-061-4 .
Grushinsky N.P. Gravimetrins grunder. - M . : "Nauka", 1983. - 351 sid.
Hubbard W. B., Spatteri V. L. Jupiters inre struktur a. Teori om gravitationsljud // Jupiter. - M., 1978.
Sukach MK Gravitationssondering av jordar. - Kiev : Naukova Dumka , 1998. - ISBN 966-00-0462-1 .
Zharkov VN Jordens och planeternas inre struktur. — M .: Nauka, 1978. — 192 sid.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Stor ryss Universalis Moderna Ukraina
I bibliografiska kataloger	BNF : 11971255c J9U : 987007538556905171 LCCN : sh85056564 NKC : ph120610

Geologi
teoretisk	Geokemi Kristallografi Litologi Mineralogi Petrologi Strukturell Ekologisk
Dynamisk	Vulkanologi Geodynamik Geokryologi Geomekanik Geomorfologi Geotektonik Neotektonik Seismogeologi
historisk	Geokronologi Paleogeografi Paleoklimatologi Paleontologi paleotektonik Stratigrafi Kvartär
Applicerad	Militär Mineralgeologi Hydrogeologi Teknik Regional Geologisk undersökning
Övrig	Geofysik Geoekologi Plats Maritim radiogeologi Geologins historia
Kategori Geologi

Geodesi
Högre geodesi Geodetisk astronomi Geodetisk gravimetri rymdgeodesi Topografi Kartografi Fotogrammetri Marin geodesi Den tekniska geodesin