imported>DimaBot: Бот: оформление Ш:БРЭ

2024-07-12T02:41:23Z

Бот: оформление Ш:БРЭ

Новая страница

{{о|измерении гравитационного поля|химическом анализе|Гравиметрический анализ}}
[[Файл:Gravity anomalies on Earth.jpg|thumb|300 px|Гравитационные аномалии Земли (по данным спутниковой миссии [[GRACE]])]]
'''Гравиме́трия''' (от {{lang-la|gravis}} — «тяжёлый» и {{lang-el|μετρέω}} — «измеряю»); '''геодезическая гравиметрия''', '''гравитационное зондирование''') — наука об измерении величин, характеризующих [[гравитационное поле]] Земли и других [[Астрономический объект|небесных тел]].

== История ==
Первое измерение силы тяжести выполнил [[Галилей, Галилео|Галилей]], [[Эксперименты Галилея на Пизанской башне|измерив путь]], пройденный падающим телом за первую секунду падения.

Задачей ранних измерений было определение [[гравитационная постоянная|гравитационной постоянной]] (g) как [[фундаментальные константы|фундаментальной константы]]. О том, что сила тяжести на Земле изменяется в зависимости от широты места, стало известно в 30-х годах [[XVII век]]а. Измерения выполняли нитяными [[маятник]]ами длиной 1-2 метра. Замечательное свойство маятника выполнять колебания длительное время, позволяющее найти с приемлемой точностью период колебаний, стало причиной господства маятникового метода в гравиметрии вплоть до середины XX века.

== Теоретические основы ==
Сила тяжести, то есть сила, действующая на единичную [[Масса|массу]] на Земле, складывается из сил тяготения и силы инерции ([[Центробежная сила|центробежной силы]]), вызванной вращением Земли:
: <math>{\vec F} = - G\mu \int\limits_M {{{dm} \over {R^2 }}} {{\vec R} \over R} + \mu ({\vec \omega} \times {\vec r}) \times {\vec \omega}</math>,
: где <math>G</math> — [[гравитационная постоянная]], <math>\mu</math> — единичная масса, <math>dm</math> — элемент массы Земли, <math>\vec R = {\vec r} - {\vec r'}; {\vec r}, {\vec r'}</math> — радиус-векторы точки измерения и элемента массы, <math>{\vec \omega}</math> — [[угловая скорость]] вращения Земли; интеграл берётся по всем массам.

При гравиметрических наблюдениях посредством спутников объектом измерения является лишь поле тяготения Земли или другой планеты, то есть первый член.

[[Скалярный потенциал|Потенциал]] поля силы тяжести <math>\Omega</math> определяется соотношением:
: <math>\Omega = G \int\limits_M {{{dm} \over R} + {{\omega ^2 r^2 } \over 2}\cos ^2 \varphi }</math>,
: где <math>\varphi</math> — [[широта]] точки измерения.

Условие постоянной силы тяжести <math>\Omega = const</math> определяет множество [[Эквипотенциальная поверхность|эквипотенциальных поверхностей]] — т. н. уровненных поверхностей; уровненная поверхность, для которой сила тяжести совпадает с силой тяжести на среднемноголетнем (невозмущённом) [[Уровень моря|уровне моря]] называется [[геоид]]ом.

Для удобства представления, не зависящего от локального распределения масс, силу тяжести делят на два компонента: нормальную часть <math>\gamma</math>, представляющую силу тяжести однородного [[референц-эллипсоид]]а (то есть [[эллипсоид вращения|эллипсоида вращения]] с массой и скоростью вращения, равным земным, и максимально соответствующего геоиду), и аномальную <math>\Delta g</math>, равную разнице между наблюдаемой <math>g</math> и нормальной силами тяжести <math>\Delta g = g-\gamma</math>.

В международной гравиметрической системе IGSN 71 для нормальной силы тяжести принята формула с поправочными коэффициентами, определёнными по совокупности гравиметрических данных на 1967 г.:
: <math>\gamma = 9,780318(1+ 0,005302\sin^2\varphi - 0,0000059\sin^22\varphi)</math> [[метр|м]] / [[секунда|с]]².

== Предмет и применение гравиметрии ==
Гравиметрия рассматривает теории и методы измерения силы тяжести для решения различных задач [[Геодезия|геодезии]], геофизики и других [[Науки о Земле|наук о Земле]].

=== Гравиметрия в геодезии ===
Основное содержание гравиметрии в геодезии — теории и методы определения внешнего поля потенциала и силы тяжести Земли (g) по измерениям на земной поверхности и по астрономо-геодезическим данным. Гравиметрия в геодезическом контексте включает в себя теорию нивелирных высот и обработку астрономо-геодезических сетей. Одно из основных геодезических приложений гравиметрии — построение моделей [[геоид]]а. Точное знание геоида необходимо, в частности, в [[навигация|навигации]] — для пересчёта [[Геодезическая высота|геодезических (эллипсоидальных) высот]], непосредственно измеряемых [[GPS-приёмник]]ами, в [[Высота над уровнем моря|высоты над уровнем моря]], а также в физической [[Океанология|океанологии]] — для определения [[высота морской поверхности|высот морской поверхности]].

=== Гравиметрия в геофизике ===
В [[Геофизика|геофизике]] гравиметрия используется в целях исследования внутреннего строения Земли, а также других планет. В контексте [[разведочная геофизика|разведочной геофизики]] гравиметрия обычно называется [[гравиразведка|гравиразведкой]].

=== Гравиметрия в других науках о Земле ===
С запуском спутниковой миссии [[GRACE]] в 2002 г. впервые появилась возможность измерять временны́е изменения земного поля тяготения в региональном масштабе. Эти измерения позволяют, в частности, получать дополнительную информацию о процессах, связанных с изменением [[климат]]а.

== Единицы измерения и стандарты ==
Единицей измерения в гравиметрии является [[Гал (единица измерения)|гал]] (русское обозначение: Гал; международное: Gal), равный 1 [[см]]/с². Названа в честь итальянского учёного [[Галилей, Галилео|Галилео Галилея]]. В начале XX века был определён абсолютный стандарт силы тяжести Земли, основанный на гравиметрических измерениях в [[Потсдам]]е (сила тяжести в Потсдаме — 981 274 [[Гал (единица измерения)|мГал]]), однако уже в 30-е годы XX века были получены данные о том, потсдамский стандарт завышен на 13—14 мГал. Результатом стало создание единой мировой опорной гравиметрической сети International Gravity Standardization Net (IGSN), в 1971 г. она была принята вместо потсдамской системы (стандарт IGSN 71), в которой абсолютный стандарт силы тяжести Земли, не привязанный к координате, составляет 978 031,8 [[Гал (единица измерения)|мГал]].

== Оборудование ==
Наземные гравиметрические наблюдения производятся с помощью [[гравиметр]]ов или [[акселерометр]]ов. В гравиметрических наблюдениях посредством спутника используются, как правило, высокоточные измерения его [[орбита|орбиты]].

== См. также ==
{{Викисловарь|гравиметрия}}
* [[Геофизическое исследование]]
* [[Изостазия]]
* [[Гравиразведка]]

== Литература ==
* {{БРЭ|автор=Л. В. Огородова|статья=Геодезическая гравиметрия|ссылка=https://old.bigenc.ru/physics/text/2351647|архив=https://web.archive.org/web/20221019022712/https://bigenc.ru/physics/text/2351647|архив дата=2022-10-19}}
* {{книга |автор=Грушинский Н. П. |часть=Гравиметрия |ссылка часть=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0846.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Советская энциклопедия]] |год=1990 |том=2 Добротность — Магнитооптика |страницы= |страниц=704 |серия= |isbn=5-85270-061-4 |тираж=100000}}
* {{книга |автор=Грушинский Н. П. |заглавие=Основы гравиметрии |ответственный= |ссылка= |место=М. |издательство=«Наука» |год=1983 |том= |страниц=351 |страницы= |isbn=}}
* ''Хаббард У. Б., Спэттери В. Л.'' Внутреннее строение [[Юпитер]]а. Теория гравитационного зондирования // Юпитер. — М., 1978.
* ''Сукач М. К.'' Гравитационное зондирование грунтов. — [[Киев]]: [[Наукова думка]], 1998. — ISBN 966-00-0462-1.
* {{книга
| автор = Жарков В. Н.
| заглавие = Внутреннее строение Земли и планет
| место = М.
| издательство = Наука
| год = 1978
| страниц = 192
| ref = Внутреннее строение Земли и планет
}}

== Ссылки ==
* [https://web.archive.org/web/20061116092720/http://bgi.cnes.fr:8110/ International Gravimetric Bureau] (Международное гравиметрическое бюро)
* [https://web.archive.org/web/20070929033939/http://www.viems.ru/refgur/metod4.htm Гравиразведка. Магниторазведка (обзор литературы)]
* [https://web.archive.org/web/20070530071149/http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/nk/1995/9/9-1995-2.html Спутниковая гравитационная разведка (НАСА)]
* [http://lnfm1.sai.msu.ru/grav/russian/main.htm Лаборатория гравиметрии Московского Государственного Астрономического Института им. Штернберга Московского Государственного Университета им. Ломоносова]

{{Внешние ссылки}}
{{Разделы геологии}}
{{Геодезия}}

[[Категория:Гравиметрия]]

Гравиметрия - История изменений

imported>DimaBot: Бот: оформление Ш:БРЭ