Гравіметрія

ГРАВІМЕ́ТРІЯ (від лат. gravis — важкий і ...метрія) — наука, що ви­вчає гравітаційне поле Землі (ГПЗ) і його просторову зміну, а також досліджує методи вимірюва­н­ня і викори­ста­н­ня його характеристик у геодезії, геології, геофізиці, космонавтиці, балістиці, інших галузях науки і техніки. ГПЗ об­умовлене притяга­н­ням Землі (меншою мірою — ін. небесних тіл) і від­центровою силою, викликаною її добовим оберта­н­ням; характеризується потенціалом сили ваги і похідними від нього. Одиниця вимірюва­н­ня при­скоре­н­ня у Г. — гал (на честь Ґ. Ґалілея): 1 гал = 1 см/сек²; за­стосовується також дольна одиниця — мілігал (1 мгал = 10^-3 гал). Прилад для від­носного вимірюва­н­ня при­скоре­н­ня сили гравітації називається гравіметром. Виміри проводять послідовно на вихідному пункті, для якого при­скоре­н­ня сили тяжі­н­ня ві­доме, і на досліджуваному пункті. Осн. труднощі при створен­ні гравіметрів викликані необхідністю забезпечити точний вимір малих пружних деформацій у польових умовах. Роз­роблено оптичні, фото­електричні, ємнісні, індукційні та ін. способи реєстрації деформацій. За­стосовують прилади, засновані на вимірах зміни частоти коливань струни, до нижнього кінця якої під­вішується маса, чи зміни швидкості прецесії гіро­скопіч. приладів унаслідок різних значень сили ваги на гравіметр. пунктах. Чутливість найдосконаліших гравіметрів сягає декількох десятитисячних часток мгал. Існують спец. гравіметри для виміру сили тяжі­н­ня на дні мілково­д­дя, на під­вод., надвод. і аеросуднах. Гравіметри для вимірів з рухомих обʼєктів обладнані допоміж. апаратурою, яка реєструє при­скоре­н­ня, спричинені хитавицею. Також є можливість проводити без­упин­ний багатомісяч. запис місячно-соняч. варіацій сили тяжі­н­ня. Для калібрува­н­ня показань гравіметрів проводять виміри на пунктах з ві­домою різницею значень при­скоре­н­ня сили тяжі­н­ня чи на одному пункті при різних кутах нахилу приладу. Наземні і скважин­ні гравіметри забезпечують точність вимірів при­скоре­н­ня сили тяжі­н­ня до 0,01 мгал, морські донні — до 0,05 мгал, морські суднові — до 0,5 мгал, аеро­гравіметри — до 5 мгал. Ви­значе­н­ня сили тяжі­н­ня здійснюється від­носним методом, вимірюва­н­ням за допомогою гравіметрів і маятник. приладів різниці сили тяжі­н­ня в досліджуваних і опорних пунктах. Мережа ж опорних гравіметр. пунктів на всій Землі звʼязана з пунктом у Потсдамі (Німеч­чина), де на поч. 20 ст. за допомогою оборотних маятників було встановлене абсолютне значе­н­ня при­скоре­н­ня сили тяжі­н­ня (981 274 мгал). Однак абсолютне ви­значе­н­ня сили тяжі­н­ня повʼязане зі значними труднощами і його точність нижча від­носних вимірів. Нові абсолютні виміри, виконані більш ніж у 10-ти пунктах Землі, показують, що наведене значе­н­ня при­скоре­н­ня сили тяжі­н­ня в Потсдамі пере­вищено на 13–14 мгал. Отож, після заверше­н­ня роз­рахунків буде здійснено пере­хід на нову гравіметр. систему. Хоча у багатьох задачах Г. ця похибка не має істотного значе­н­ня, тому що для їх роз­вʼязку використовують не самі абсолютні величини, а їх різниці. Найточніше абсолютне значе­н­ня сили ваги вираховують у дослідах з вільним паді­н­ням тіл у вакуум. камері. Успіху дослідів сприяє про­грес у техніці вимірів часу і від­станей. На під­ставі аналізу аномалій сили тяжі­н­ня роблять якісні висновки про положе­н­ня мас, що викликають аномалії, а при сприятливих умовах проводять кількісні роз­рахунки. Гравіметр. метод дає змогу раціональніше спрямувати бурі­н­ня і геол.-розв. роботи, досліджувати горизонти земної кори і верх. мантії, недо­ступні бурін­ню і звичайним геол. спо­стереже­н­ням. На основі дослідж. ГПЗ ви­вчається про­блема: чи знаходиться Земля в стані гідро­статичної рівноваги і які напруги в тілі Землі? Порівнюючи спо­стережені зміни сили тяжі­н­ня під впливом притяга­н­ня Місяця і Сонця з їх теор. значе­н­нями, роблять висновки про внутр. будову і властивості Землі. Зна­н­ня детальної будови ГПЗ необхідне також і при роз­рахунку орбіт штуч. супутників Землі, при цьому основний вплив на параметри орбіти справляють неоднорідності ГПЗ. Вирішується також і зворотня задача: за спо­стереже­н­нями збурювань (від­хилень) у русі штуч. супутників обчислюють складові ГПЗ. У військ. справі важливе значе­н­ня має геодез. Г. — роз­діл Г., повʼязаний з роз­вʼяза­н­ням геодез. задач для топогеодез. забезпече­н­ня військ. Осн. зав­да­н­ня — ви­значе­н­ня звʼязку між формою поверх­ні Землі і характеристиками ГПЗ, параметри якого є складовою астрономо-геодез. і гравіметр. даних, що використовують для роз­рахунків траєкторій баліст. ракет, орбіт косміч. апаратів і під­готовки даних для їх пусків (параметри моделей ГПЗ, висота геоїда в точках старту і паді­н­ня ракети, від­хиле­н­ня прямовисної лінії від нормалі і при­скоре­н­ня вільного паді­н­ня на старті). Гравіметр. дані використовують також у заг. комплексі астрономо-геодез. робіт при ви­значен­ні висот геодез. пунктів, редукуван­ні результатів геодез. вимірювань на поверх­ню земного еліпсоїда, встановлен­ні звʼязку між різними системами координат. Детальне ви­вче­н­ня структури ГПЗ здійснюють шляхом комплекс. дослідж. з викори­ста­н­ням штуч. супутників Землі та гравіметр. зйомки.

Літ.: Шокин П. Ф. Гравиметрия. Москва, 1960; Бровар В. В., Магницкий В. А., Шимбирев Б. П. Теория фигуры Земли. Москва, 1961; Грушинский Н. П. Теория фигуры Земли. Москва, 1963; Каула В. М. Космическая геодезия / Пер. с англ. Москва, 1966; Веселов К. Е., Сагитов М. У. Гравиметрическая ра­зведка. Москва, 1968; Делинджер П. Морская гравиметрия. Москва, 1982; Грушинский Н. П. Основы гравиметрии. Москва, 1983; Алексидзе М. А. Решение некоторых основных задач гравиметрии. Тбилиси, 1985; Веселов К. Е. Гравиметрическая съемка. Москва, 1986.

П. Д. Біленчук, В. М. Кочетков, В. Б. Міщенко

Завантажити статтю