Gravimetrie

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. dubna 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Gravimetrie (z latinského gravis - „těžký“ a řeckého μετρέω - „měřím“); geodetická gravimetrie , gravitační sondování ) je věda o měření veličin, které charakterizují gravitační pole Země a dalších nebeských těles .

Historie

První měření gravitace provedl Galileo měřením dráhy , kterou urazí padající těleso v první sekundě jeho pádu.

Cílem prvních měření bylo určit gravitační konstantu (g) jako základní konstantu . Skutečnost, že gravitační síla na Zemi se mění v závislosti na zeměpisné šířce místa, se stala známou ve 30. letech 17. století . Měření byla prováděna pomocí závitových kyvadel o délce 1-2 metry. Pozoruhodná vlastnost kyvadla provádět kmity po dlouhou dobu, která umožňuje najít periodu kmitů s přijatelnou přesností, se stala až do poloviny 20. století důvodem dominance metody kyvadla v gravimetrii.

Teoretické základy

Gravitační síla, tedy síla působící na jednotkovou hmotnost na Zemi, je součtem gravitačních sil a setrvačných sil ( odstředivá síla ) způsobených rotací Země:

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

, kde je gravitační konstanta , je jednotková hmotnost, je prvek hmotnosti Země, jsou vektory poloměru bodu měření a prvek hmotnosti, je úhlová rychlost rotace Země; integrál přebírá všechny hmotnosti.

G

\mu

dm

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

{\vec {\omega ))

Při gravimetrických pozorováních pomocí družic je předmětem měření pouze gravitační pole Země nebo jiné planety, tedy první člen.

Potenciál tíhového pole je určen vztahem: $\Omega$

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

, kde je zeměpisná šířka bodu měření.

\varphi

Podmínka konstantní gravitace určuje množinu ekvipotenciálních ploch – tzv. rovné povrchy; rovná plocha, pro kterou se gravitační síla shoduje se silou gravitace na střední dlouhodobé (nenarušené) hladině moře, se nazývá geoid . $\Omega =const$

Pro usnadnění znázornění, nezávisle na místním rozložení hmot, je gravitace rozdělena na dvě složky: normální část , která představuje gravitaci homogenního referenčního elipsoidu (tj. elipsoid rotace s hmotností a rychlostí rotace rovnající se zemské a maximálně odpovídající geoidu) a anomální , rovné rozdílu mezi pozorovanou a normální gravitační silou . $\gamma$ $\Delta g$ $G$ $\Delta g=g-\gamma$

V mezinárodním gravimetrickém systému IGSN 71 pro normální gravitaci je převzat vzorec s korekčními faktory určenými z úhrnu gravimetrických dat za rok 1967:

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

m / s² .

Předmět a aplikace gravimetrie

Gravimetrie zvažuje teorie a metody pro měření gravitace k řešení různých problémů v geodézii , geofyzice a dalších geovědách .

Gravimetrie v geodézii

Hlavním obsahem gravimetrie v geodézii je teorie a metody určování vnějšího potenciálního pole a zemské gravitace (g) z měření na zemském povrchu a z astronomických a geodetických dat. Gravimetrie v geodetickém kontextu zahrnuje teorii nivelačních výšek a zpracování astronomických geodetických sítí. Jednou z hlavních geodetických aplikací gravimetrie je konstrukce modelů geoidů . Přesná znalost geoidu je nezbytná zejména v navigaci - pro převod geodetických (elipsoidních) výšek přímo měřených GPS přijímači na výšky nad mořem , dále ve fyzické oceánologii - pro určování výšek mořské hladiny .

Gravimetrie v geofyzice

V geofyzice se gravimetrie používá ke studiu vnitřní struktury Země, ale i jiných planet. V souvislosti s geofyzikou zkoumání je gravimetrie běžně označována jako gravitační průzkum .

Gravimetrie v jiných geovědách

S vypuštěním družicové mise GRACE v roce 2002 bylo poprvé možné měřit časové změny v gravitačním poli Země v regionálním měřítku. Tato měření umožňují zejména získat další informace o procesech spojených se změnou klimatu .

Jednotky měření a normy

Jednotkou měření v gravimetrii je gal (ruské označení: Gal; mezinárodní: Gal), rovné 1 cm / s². Pojmenován po italském vědci Galileo Galilei . Na počátku 20. století byl na základě gravimetrických měření v Postupimi stanoven absolutní standard zemské gravitace (gravitace v Postupimi - 981 274 mGal ), avšak již ve 30. letech 20. století byly získány údaje, že Postupimský standard byl nadhodnocen o 13 - 14 mGal. Výsledkem bylo vytvoření jednotné světové referenční gravimetrické sítě International Gravity Standardization Net (IGSN), v roce 1971 byla přijata místo Postupimského systému (standard IGSN 71), ve kterém byl absolutní standard zemské gravitace, nevázaný na souřadnice, je 978 031,8 mGal .

Vybavení

Pozemní gravimetrická pozorování se provádějí pomocí gravimetrů nebo akcelerometrů . Při gravimetrických pozorováních pomocí satelitu se zpravidla používá vysoce přesná měření jeho oběžné dráhy .

Viz také

Geofyzikální průzkum
isostáze
Průzkum gravitace

Literatura

Geodetická gravimetrie / L. V. Ogorodova // Velká ruská encyklopedie : [ve 35 svazcích] / kap. vyd. Yu. S. Osipov . - M .: Velká ruská encyklopedie, 2004-2017.
Grushinsky N.P. Gravimetry // Fyzikální encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2 Faktor kvality - Magnetooptika. - 704 s. — 100 000 výtisků. — ISBN 5-85270-061-4 .
Grushinsky N.P. Základy gravimetrie. - M .: "Nauka", 1983. - 351 s.
Hubbard W. B., Spatteri V. L. Vnitřní struktura Jupitera a. Teorie gravitačního sondování // Jupiter. - M., 1978.
Sukach MK Gravitační sondování zemin. - Kyjev : Naukova Dumka , 1998. - ISBN 966-00-0462-1 .
Zharkov VN Vnitřní struktura Země a planet. — M .: Nauka, 1978. — 192 s.

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Velký Rus Universalis Moderní Ukrajina
V bibliografických katalozích	BNF : 11971255c J9U : 987007538556905171 LCCN : sh85056564 NKC : ph120610

Geologie
teoretický	Geochemie Krystalografie Litologie Mineralogie Petrologie Strukturální Ekologický
Dynamický	Vulkanologie Geodynamika Geokryologie Geomechanika Geomorfologie Geotektonika Neotektonika Seismogeologie
historický	Geochronologie Paleogeografie Paleoklimatologie Paleontologie paleotektonika Stratigrafie Kvartérní
Aplikovaný	Válečný Minerální geologie Hydrogeologie Inženýrství Regionální Geologický průzkum
jiný	Geofyzika Geoekologie Prostor Námořní radiogeologie Historie geologie
Kategorie Geologie

Geodézie
Vyšší geodézie Geodetická astronomie Geodetická gravimetrie vesmírná geodézie Topografie Kartografie Fotogrammetrie Námořní geodézie Inženýrská geodézie