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 об’єктів 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 зв’язана 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 пов’язане 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 розв’язку 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., пов’язаний з розв’язанням геодез. задач для топогеодез. забезпечення військ. Осн. завдання — визначення зв’язку 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 зв’язку між різними системами координат. Детальне вивчення структури ГПЗ здійснюють шляхом комплекс. дослідж. з використанням штуч. супутників Землі та гравіметр. зйомки.

Рекомендована література

1. Шокин П. Ф. Гравиметрия. Москва, 1960;
   Google Scholar Internet
2. Бровар В. В., Магницкий В. А., Шимбирев Б. П. Теория фигуры Земли. Москва, 1961;
   Google Scholar Internet
3. Грушинский Н. П. Теория фигуры Земли. Москва, 1963;
   Google Scholar Internet
4. Каула В. М. Космическая геодезия / Пер. с англ. Москва, 1966;
   Google Scholar Internet
5. Веселов К. Е., Сагитов М. У. Гравиметрическая разведка. Москва, 1968;
   Google Scholar Internet
6. Делинджер П. Морская гравиметрия. Москва, 1982;
   Google Scholar Internet
7. Грушинский Н. П. Основы гравиметрии. Москва, 1983;
   Google Scholar Internet
8. Алексидзе М. А. Решение некоторых основных задач гравиметрии. Тбилиси, 1985;
   Google Scholar Internet
9. Веселов К. Е. Гравиметрическая съемка. Москва, 1986.
   Google Scholar Internet

Завантажити статтю