Geodezie gravimetrie geodezice ceea ce este geodeziya geodezicheskaya gravimetriya valoare,

Geodezie: gravimetrie geodezică

Geodezie: gravimetrie geodezică - la articolul GEODESIA

Dispozitive de măsurare. Cel mai comun instrument pentru măsurarea gravitației este un gravimetru. Utilizat pentru măsurători relative, adică diferența valorilor forței gravitației în două puncte. Elementul principal al gravimetrului este un balansor orizontal. la un capăt al căreia este plasată o sarcină, iar celălalt este un suport în raport cu care axa brațului basculant poate fi rotit sub acțiunea unui arc dispus oblic. Un capăt al arcului este atașat de brațul basculant în apropierea punctului în care se află sarcina. al doilea - la elementul rigid al corpului dispozitivului. În cazul în care orice indice element asociat cu poziția de încărcare a scalei, stabilită la zero, apoi la un alt punct în legătură cu schimbarea de greutate (și, prin urmare, poziția de sarcină), citirea pe scara dispozitivului va fi diferit de zero. Aceasta este citirea scalei și determină diferența dintre valorile forței de gravitație dintre cele două puncte. Avantajele acestor Gravimetri sunt de dimensiuni mici și precizie ridicată (până la 0,02 miligal, mGal).







Pentru valoarea reală a accelerației gravitației, în orice punct în raport cu un punct de măsurare de date predeterminate asociate cu măsurătorile de gravitate absolută în acest moment folosind gravimetrului balistică, în care corpul este măsurat în timpul căderii de gravitație. Distanța parcursă de acest corp în timpul toamnei este măsurată printr-un interferometru laser. și timpul de toamnă - un dispozitiv electronic de înaltă precizie. Precizia măsurării prin gravimetre balistice ajunge la 0,01 mGal. Pentru a efectua măsurători absolute ale gravitației, este necesară o cantitate mare de echipamente auxiliare. astfel încât nu este practic să le conduci cu studii geodezice convenționale. Cele mai multe gravimetre balistice sunt situate în laboratoare staționare. Cu toate acestea, există și dispozitive transportabile care au niveluri acceptabile de precizie a măsurătorilor.

Rețeaua internațională standard gravimetrică din 1971 a inclus 10 stații gravimetrice pentru măsurători absolute și 1854 de puncte pentru măsurători relative ale gravității. Această rețea este baza pentru efectuarea unui număr mare de sondaje regionale de gravitație cu o precizie de 0,1-0,2 mGal. Deși gravimetrele statice permit obținerea celor mai exacte valori, utilizarea lor în teren necesită o muncă și un timp considerabil.

Gravimetri Aplicare pe baze mobile îngreunate în principal prin faptul că dispozitivul nu este în măsură să se simtă diferența dintre accelerația gravitațională și inerție care apar în același (cinematic) perturbant accelerație (de exemplu, datorită accelerațiilor verticale când vehiculul se deplasează. navă sau avion). Cu toate acestea, există sisteme similare care oferă o precizie a măsurătorilor gravimetrice de ordinul mai multor miligili. Utilizează gravimetre avansate de teren sau seturi de accelerometre. măsurând magnitudinea accelerației în toate direcțiile. componenta cinematică a accelerației este scăzută din valoarea totală pentru care sistemul efectuează constant diferențiere distanța parcursă în raport cu timpul, iar viteza obținută după diferențierea ulterioară a da valorile accelerației cerute. În plus, devine posibil să se introducă corecții pentru efectul unor astfel de factori rar luat în considerare. Ca accelerare a Coriolisului și a accelerației centripetale.

Pentru funcționarea cu succes a dispozitivelor gravimetrice transportabile este necesar să se utilizeze sisteme de navigație moderne de înaltă precizie. Studiile de aerogravimetrie utilizează de obicei sisteme radar de bord cu altimetre radar sau altimetru laser (altimetre). Pentru a atinge precizia necesară, sunt luate în considerare și datele obținute de la sistemul GPS prin satelit. În măsurarea gradientului greutate (cantitatea de schimbare a accelerației gravitației, la distanțe foarte scurte) ignorate de obicei, având în vedere poziția și accelerarea sistemului de transport, dar utilizează instrumente de mai sofisticate. Sistemele mobile existente pentru efectuarea măsurătorilor gravimetrice sunt fie în stadiul de dezvoltare experimentală. sau (ca în cazul unui sistem gravimetric, plasat într-un elicopter) exclusiv utilizate în studii geofizice.

Un rol important în îmbunătățirea măsurarea câmpului gravitațional al Pământului a jucat un parametru de utilizare altimetre radar, amplasate la bordul sateliților care orbitează. În principiu. altimetrie prin satelit este destul de simplu: distanta de la satelit la suprafața oceanului este determinată prin utilizarea dispozitivelor electronice, care măsoară timpul în care aparatul de radio unde trec este distanța și drumul înapoi la bord a primit dispozitiv după o reflecție de la suprafața oceanului. Viteza propagării semnalului. înmulțită cu jumătate din intervalul de timp rezultat, dă valoarea înălțimii dorită. Suprafața nivelului oceanului (aproximativ corespunzătoare geoid) în ceea ce privește centrul Pământului sau în raport cu o suprafață a unui elipsoid se calculează ca diferență între altitudinea orbitei satelitului (care este determinată de aranjate în mod continuu în jurul globului stații de urmărire) și valorile măsurate ale altitudinii prin satelit deasupra suprafeței oceanului. Astfel, atunci când se utilizează sistemul de măsurare prin satelit pentru determinarea poziției pe înălțime a suprafeței oceanului (geoid) pe o porțiune substanțială a zonei sale va dura mai multe luni. De la aprox. 70% din suprafața totală a pământului au Ocean, o mare parte din cele cunoscute anterior datele de pe câmpul gravitațional al Pământului (aproximat ca geoid) a fost obținut în timpul primelor rotații ale zborului sateliți de specialitate.







Dacă știm configurația unei anumite limite (în acest caz, a suprafeței plane) a câmpului de gravitație, atunci determinarea valorilor gravitației devine o problemă pur matematică. Primele altimetre prin satelit au o precizie de aprox. 1 m, și mai moderne - câțiva centimetri. Limitarea principală a preciziei măsurătorilor utilizând altimetria prin satelit este determinată de parametrii rezoluției orizontale la scanarea suprafeței oceanice și de viteza mare a mișcării prin satelit. O altă limitare impune incompletența cunoștințelor despre schimbarea vitezei de propagare a undelor electromagnetice în diferite straturi ale atmosferei. Pentru a profita de înaltă precizie, care permit Altimetre moderne, este necesar să se realizeze o precizie comparabilă în determinarea orbitei satelitului și gradul de diferență între suprafața geoidului și suprafața mării, vânturile variabile perturbatoare. curenți. temperaturi și alți factori. De fapt, multe zboruri de sateliți care au efectuat observații altimetrice. planificate special pentru a obține date despre curenții oceanici prin măsurători repetate ale altitudinii pe anumite rute. Suprafața geoidă, care este o valoare constantă, a fost exclusă din rezultatele observațiilor, au fost luate în considerare numai modificările nivelului oceanului în raport cu suprafața geoidală, permițându-se să se aprecieze curenții și alte procese.

Metodologie. Câmpul gravitațional al Pământului poate fi împărțită în două părți: câmpul gravitațional normal și câmpul aberant rezidual. În geodezie fizică funcționează în principal cu un câmp gravitational anormal. Principalul avantaj al acestei abordări este că domeniul este aberant mult mai slab decât câmpul gravitațional al Pământului real și, prin urmare, este mai ușor să se determine caracteristicile. Câmpul gravitațional normal este caracterizat de patru parametri: masa totală a Pământului; forma și mărimea elipsoidului cel mai apropiat de geoid la scară globală; viteza de rotație a Pământului. Definiția sa rezultă din condiție. că suprafața elipsoidului - o suprafață plană într-un câmp normal de gravitate, iar suprafața geoidului este o suprafață plană într-un câmp gravitațional virtual (normală de câmp explică, de asemenea, existența non-gravitaționale, forța centrifugă, care se produce din cauza rotației Pământului în jurul axei sale). Se presupune că centrul elipsoid normal (sau elipsoidului de referință) coincide cu centrul de masă al Pământului. În orice punct din geoidului diferența de înălțime și de referință elipsoid, numită ondulațiile geoid, este direct proporțională cu perturbant potențială (potențialul de gravitate - una dintre cele mai importante caracteristici ale câmpului gravitațional terestru). Astfel, determinarea câmpului gravitațional aberant (prin măsurarea gravimetrică) permite determinarea poziției suprafeței geoid cu privire la elipsoid și, prin urmare - forma Pământului. Dacă știm forma de geoid, cunoscut și direcția de greutate, care, la fiecare punct este perpendicular pe geoid. În consecință, se poate găsi o abatere a liniei plumb. și anume Unghiul dintre direcția gravitației și perpendicular pe suprafața elipsoidului.

În fizica matematică, există așa-numitele. limită sau probleme de valoare a limitei. formulată aproximativ după cum urmează. În cazul în care schimbarea unei cantități, potențialul de exemplu perturbant, sub rezerva unei legi și această valoare (sau asociate acesteia) presupune o anumită valoare, la o anumită suprafață de delimitare, este posibil să se determine valoarea acestei valori în orice punct din spațiu. În geodezie, forța gravitațională se determină prin măsurători directe; astfel încât problema este de a determina potențialul de perturbație deasupra și deasupra suprafeței pământului. Cu toate acestea geodezie problema de delimitare este complicată de faptul că suprafața de delimitare (în acest caz, suprafața fizică a Pământului), relativ la determinat geoidul este valoarea dorită, care este definit în ultima situație; prin urmare, aceasta este o altă cantitate necunoscută care este inclusă în problemă. Din punct de vedere teoretic. aceasta este una dintre cele mai dificile probleme din domeniul geodeziei, pentru care până acum au fost obținute doar soluții aproximative.

Matematicianul irlandez J. Stox în 1849 a rezolvat mai întâi problema condițiilor geodezice de limită. că accelerația gravitației este cunoscută în orice punct al suprafeței geoidului (considerat în acest caz drept suprafață de graniță). Cu toate acestea, este foarte dificil să se determine gravitatea pe întreaga suprafață a pământului și este imposibil să se măsoare gravitatea pe suprafața geoidului pe uscat. Singura soluție posibilă este de a calcula accelerația gravitației geoidului folosind datele de măsurare de pe suprafața pământului și de a introduce o corecție pentru anomalia înălțimii. Această metodă necesită, de asemenea, luarea în considerare a acțiunii gravitaționale a masei crustei pământului situată între suprafața topografică și suprafața geoidului.

La sfârșitul anilor 1950, geodezistul sovietic MS Molodensky a găsit o soluție potrivită pentru orice suprafață arbitrară (inclusiv topografică); această suprafață poate fi descrisă prin date gravimetrice. Deși această decizie este de asemenea aproximativă, ea reprezintă un pas înainte, deoarece nu necesită cunoașterea structurii de densitate a părții superioare a crustei pământului, așa cum se cere în soluția Stokes. În ambele cazuri, magnitudinea accelerației gravitației în apropierea punctului în care trebuie determinată suprafața geoidului are un efect mult mai puternic. decât în ​​zone mai îndepărtate. Rezultă că cerințele privind acuratețea măsurătorilor gravitaționale la scară globală ar putea să nu fie la fel de stricte.

Alte aspecte ale cercetării geodezice. Datorită utilizării instrumentelor moderne și metodelor de măsurare, a fost posibilă efectuarea de corecții la sistemul de coordonate geodezice. Totuși, astfel de rafinări sunt destul de rare, deoarece sistemul de coordonate trebuie să fie destul de rigid și totuși, în unele cazuri, de exemplu, în studiul cutremurelor. gravimetrică și pur geodezică ia în considerare aspectul temporal al evenimentelor.

În anii 1960, când studiile lunare au fost foarte desfășurate, majoritatea sarcinilor legate de localizare. navigație și cartografiere au fost soluționate prin metode geodezice. Acum este destul de clar că metodele. dezvoltat pentru studiul Pământului, poate fi folosit pe orice altă planetă, deși, bineînțeles, în fiecare caz, aceasta va duce la dificultăți specifice.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: