Gravimetri

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. april 2021; checks kræver 3 redigeringer .

Gravimetri (fra latin gravis - "tung" og græsk μετρέω - "jeg måler"); geodætisk gravimetri , gravitationssondering ) er videnskaben om at måle mængder, der karakteriserer Jordens og andre himmellegemers gravitationsfelt .

Historie

Den første måling af tyngdekraften blev foretaget af Galileo , ved at måle den sti, som et faldende legeme tilbagelagde i det første sekund af dets fald.

Målet med tidlige målinger var at bestemme gravitationskonstanten (g) som en fundamental konstant . Det faktum, at tyngdekraften på Jorden varierer afhængigt af stedets breddegrad, blev kendt i 30'erne af det 17. århundrede . Målingerne blev udført med gevindpendler 1-2 meter lange. Pendulets bemærkelsesværdige egenskab til at udføre svingninger i lang tid, som gør det muligt at finde svingningsperioden med acceptabel nøjagtighed, blev årsagen til pendulmetodens dominans i gravimetri indtil midten af det 20. århundrede.

Teoretisk grundlag

Tyngdekraften, det vil sige kraften, der virker på en enhedsmasse på Jorden, er summen af tyngdekraften og inertikraften ( centrifugalkraften ) forårsaget af Jordens rotation:

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

, hvor er gravitationskonstanten , er enhedsmassen, er grundstoffet for Jordens masse, er radiusvektorerne for målepunktet og masseelementet, er vinkelhastigheden af Jordens rotation; integralet overtages alle masser.

G

\mu

dm

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

{\vec {\omega ))

Ved gravimetriske observationer ved hjælp af satellitter er målingen kun Jordens eller en anden planets gravitationsfelt, det vil sige det første led.

Tyngdefeltets potentiale bestemmes af forholdet: $\Omega$

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

, hvor er målepunktets breddegrad .

\varphi

Betingelsen for konstant tyngdekraft bestemmer sættet af ækvipotentiale overflader - de såkaldte. plane overflader; en plan overflade, hvor tyngdekraften falder sammen med tyngdekraften ved den gennemsnitlige langsigtede (uforstyrrede) havoverflade, kaldes geoiden . $\Omega =const$

For at lette repræsentationen, uafhængigt af den lokale fordeling af masser, er tyngdekraften opdelt i to komponenter: den normale del , der repræsenterer tyngdekraften af en homogen referenceellipsoide (det vil sige en rotationsellipsoide med en masse og rotationshastighed lig med jordens, og maksimalt svarende til geoiden), og en anomal , svarende til forskellen mellem de observerede og normale tyngdekræfter . $\gamma$ $\Delta g$ $g$ $\Delta g=g-\gamma$

I det internationale gravimetriske system IGSN 71 for normal tyngdekraft er der vedtaget en formel med korrektionsfaktorer bestemt ud fra totaliteten af gravimetriske data for 1967:

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

m / s² .

Emnet og anvendelsen af gravimetri

Gravimetri overvejer teorier og metoder til måling af tyngdekraften for at løse forskellige problemer inden for geodæsi , geofysik og andre geovidenskaber .

Gravimetri i geodæsi

Hovedindholdet af gravimetri i geodæsi er teorien og metoderne til at bestemme det ydre potentialefelt og Jordens tyngdekraft (g) ud fra målinger på jordens overflade og fra astronomiske og geodætiske data. Gravimetri i en geodætisk sammenhæng omfatter teorien om nivellering af højder og bearbejdning af astronomiske geodætiske netværk. En af de vigtigste geodætiske anvendelser af gravimetri er konstruktionen af geoide modeller . Præcis viden om geoiden er nødvendig, især i navigation - for at konvertere geodætiske (ellipsoide) højder direkte målt af GPS-modtagere til højder over havets overflade , såvel som i fysisk oceanologi - for at bestemme havoverfladens højder .

Gravimetri i geofysik

I geofysik bruges gravimetri til at studere Jordens indre struktur såvel som andre planeter. I forbindelse med udforskningsgeofysik omtales gravimetri almindeligvis som gravitationsudforskning .

Gravimetri i andre geovidenskaber

Med opsendelsen af GRACE -satellitmissionen i 2002 blev det for første gang muligt at måle tidsmæssige ændringer i Jordens gravitationsfelt på regional skala. Disse målinger giver især mulighed for at få yderligere information om de processer, der er forbundet med klimaændringer .

Måleenheder og standarder

Måleenheden i gravimetri er gal (russisk betegnelse: Gal; international: Gal), lig med 1 cm /s². Opkaldt efter den italienske videnskabsmand Galileo Galilei . I begyndelsen af det 20. århundrede blev den absolutte standard for Jordens tyngdekraft bestemt, baseret på gravimetriske målinger i Potsdam (tyngdekraften i Potsdam - 981 274 mGal ), dog allerede i 30'erne af det 20. århundrede indhentede man data om, at Potsdam-standarden blev overvurderet med 13 - 14 mGal. Resultatet var oprettelsen af et enkelt verdensreference gravimetrisk netværk International Gravity Standardization Net (IGSN), i 1971 blev det vedtaget i stedet for Potsdam-systemet (IGSN 71 standard), hvor den absolutte standard for Jordens tyngdekraft, ikke er bundet til en koordinat, er 978.031,8 mGal .

Udstyr

Jordgravimetriske observationer foretages ved hjælp af gravimetre eller accelerometre . Ved gravimetriske observationer ved hjælp af en satellit anvendes som regel højpræcisionsmålinger af dens kredsløb .

Se også

Geofysisk undersøgelse
isostasi
Tyngdekraftsudforskning

Litteratur

Geodætisk gravimetri / L. V. Ogorodova // Great Russian Encyclopedia : [i 35 bind] / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
Grushinsky N.P. Gravimetri // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2 Kvalitetsfaktor - Magneto-optik. - 704 s. — 100.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-061-4 .
Grushinsky N.P. Grundlæggende om gravimetri. - M . : "Nauka", 1983. - 351 s.
Hubbard W. B., Spatteri V. L. Jupiters indre struktur a. Teori om gravitationssondering // Jupiter. - M., 1978.
Sukach MK Gravitationssondering af jord. - Kiev : Naukova Dumka , 1998. - ISBN 966-00-0462-1 .
Zharkov VN Jordens og planeternes indre struktur. — M .: Nauka, 1978. — 192 s.

Links

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk norsk Stor russer Universalis Moderne Ukraine
I bibliografiske kataloger	BNF : 11971255c J9U : 987007538556905171 LCCN : sh85056564 NKC : ph120610

Geologi
teoretisk	Geokemi Krystallografi Litologi Mineralogi Petrologi Strukturel Økologisk
Dynamisk	Vulkanologi Geodynamik Geokryologi Geomekanik Geomorfologi Geotektonik Neotektonik Seismogeologi
historisk	Geokronologi Paleogeografi Paleoklimatologi Palæontologi palæotektonik Stratigrafi Kvartær
Anvendt	Militær Mineralgeologi Hydrogeologi ingeniørarbejde Regional Geologisk Undersøgelse
Andet	Geofysik geoøkologi Plads Maritime radiogeologi Geologiens historie
Kategori Geologi

Geodæsi
Højere geodæsi Geodætisk astronomi Geodætisk gravimetri rumgeodæsi Topografi Kartografi Fotogrammetri Marine geodesi Den tekniske geodæsi