Гравітаційні аномалії Землі (за даними супутникової місії GRACE)
Гравіметрія (від лат. Gravis - «важкий» і грец. Μετρέω - «вимірюю»); геодезична гравіметрія. гравітаційне зондування) - геофізичний і геодезичний метод, що полягає у вимірюванні поля сили тяжіння. Як правило, об'єктом гравіметрії є Земля. проте супутники. направляються до Марса. Венері. Юпітеру і інших планет також можуть використовуватися для гравіметричних спостережень.
Перший вимір сили тяжіння виконав Галілей. вимірявши шлях. пройдений падаючим тілом за першу секунду падіння.
Завданням ранніх вимірювань було визначення g як фундаментальної константи. Про те, що сила тяжіння на Землі змінюється в залежності від широти місця, стало відомо в 30-х роках XVII століття. Вимірювання виконували нитяними маятника довжиною 1-2 метра. Чудова властивість маятника виконувати коливання тривалий час, що дозволяє знайти з прийнятною точністю період коливань, стало причиною панування маятникового методу в гравіметрії аж до середини XX століття.
Сила тяжіння, тобто сила, що діє на одиничну масу на Землі, складається з сил тяжіння і сили інерції (відцентрової сили), викликаної обертанням Землі:
F = - G μ ∫ M d m R 2 R → R + μ (ω × r) × ω \ over >>> \ over R> + \ mu (\ omega \ times r) \ times \ omega>. де G - гравітаційна стала. μ - одинична маса, d m - елемент маси Землі, R → = r - r '; r. r '> = r-r'; r, r '> - радіус-вектори точки вимірювання і елемента маси, ω - кутова швидкість обертання Землі; інтеграл береться по всім масам.
При гравиметрических спостереженнях за допомогою супутників об'єктом вимірювання є лише поле тяжіння Землі або іншої планети, тобто перший член.
Потенціал поля сили тяжіння Ω визначається співвідношенням:
Умова постійної сили тяжіння Ω = c o n s t визначає безліч еквіпотенційних поверхонь - т. Зв. вирівняних поверхонь; вирівняна поверхня, для якої сила тяжіння збігається з силою тяжіння на среднемноголетнем (необуреному) рівні моря називається геоидом.
Для зручності подання, не залежного від локального розподілу мас, силу тяжіння ділять на два компоненти: нормальну частину γ. представляє силу тяжіння однорідного референц-еліпсоїда (тобто еліпсоїда обертання з масою і швидкістю обертання, рівним земним, і максимально відповідного геоїда), і аномальну Δ g. що дорівнює різниці між спостерігається g і нормальної силами тяжкості Δ g = g - γ.
У міжнародній гравіметричної системі IGSN 71 для нормальної сили тяжіння прийнята формула з поправочними коефіцієнтами, певними за сукупністю гравіметричних даних на 1967 р .:
Предмет і застосування гравіметрії
Гравіметрія розглядає теорії та методи вимірювання сили тяжіння для вирішення різних завдань геодезії, геофізики та інших наук про Землю.
Гравіметрія в геодезії
Гравіметрія в геофізики
У геофізики гравіметрія використовується в цілях дослідження внутрішньої будови Землі, а також інших планет. В контексті розвідувальної геофізики гравіметрія зазвичай називається гравиразведки.
Гравіметрія в інших науках про Землю
Одиниці виміру та стандарти
Одиницею виміру в гравіметрії є гал (російське позначення: Гал; міжнародне: Gal), рівний 1 см / с?. Названа на честь італійського вченого Галілео Галілея. На початку XX століття був визначений абсолютний стандарт сили тяжіння Землі, заснований на гравіметричних вимірах в Потсдамі (сила тяжіння в Потсдамі - 981 274 мГал), проте вже в 30-і роки XX століття були отримані дані про те, потсдамський стандарт завищений на 13- 14 мГал. Результатом стало створення єдиної світової опорної гравіметричної мережі International Gravity Standardization Net (IGSN), в 1971 р вона була прийнята замість потсдамської системи (стандарт IGSN 71), в якій абсолютний стандарт сили тяжіння Землі, не прив'язаний до координати, становить 978 031,8 мГал.
Наземні гравіметричні спостереження проводяться за допомогою гравіметрія або акселерометрів. У гравиметрических спостереженнях за допомогою супутника використовуються, як правило, високоточні вимірювання його орбіти.