3. Действующие силы в нормальном гравитационном поле Земли, единица измерения ускорения свободного падения. Причина аномалий гравитационного поля Земли.
Это поле ускорения свободного падения, Геоид-форма земли, при котором каждая точка соответствует поверхности океана. Существует 2 силы, действующие на геоид, это сила тяготения земли (направлена к центру земли, закон Ньютона) и центробежная сила (возникает засчет вращения)
Сила притяжения Земли (закон всемирного тяготения Ньютона: сила притяжения между двумя телами с массами m1 и m2 и разделенными расстоянием R прямо пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними).
Центробежная сила возникает засчет того, что земля вращается вокруг своей оси Реальная земля отличается от нормальной: плоскостной неоднородностью, изменение плотности, рельефа между ними)
Нормальным полем считается теоретически рассчитанное поле для поверхности эллипсоида вращения или сфероида, которым в первом приближении является Земля. Величина сжатия земного эллипсоида равна:
α = (a – b) / a ≈ 1 / 300
где а и b - большая и малая оси эллипсоида (а – b = 21,38 км)
В действительности Земля имеет более сложную форму и более сложное внутреннее строение. Поэтому наблюдаемое на реальной поверхности гравитационное поле будет отличаться от нормального поля. Как известно, разность между наблюденным полем и нормальным составляет аномальную часть. В общем виде аномальное поле можно представить как: ∆g = gн – go
где gн - наблюденное поле силы тяжести. Однако помимо внутреннего строения земной коры в наблюденное поле силы тяжести входит влияние некоторых приповерхностных факторов.
Единицей ускорения в системе СИ является м/с2 . В гравиметрии традиционно используют единицу – Гал, равную 1 см/с2 . В среднем на Земле значение силы тяжести составляет 981 Гал. В практике гравиразведки применяется величина в 1000 раз меньшая, получившая название миллигал (мГал), и в 1 000 000 раз меньшая – микрогал (мкГал).
На всякий случай, поправки:
Доп к слайдам:
1-поправка за высоту точки стояния прибора, за свободный воздух задача- привести все к уровню моря. Поправку необходимо прибавить.
Дельта Н- кол-во метров между уровнем моря и точки стояния прибора
2-Поправка за промежуточный слой- точка находится на земле. тяготение прибора. ее необходимо вычесть, так как породы занимают промежуточный слой между точкой и уровнем моря, породы тянут вниз, по направлению силы притяжения.
3- Поправка за рельеф. сила притяжения направлена вниз, поэтому F' уменьшает. засчет рельефа пород меньше, если вычтем-то вычтем слишком много, образуя недостаток гп, поэтому нужно поправку прибавить
4. Структура гравитационного поля Земли: нормальное поле, редукции (поправки), аномальное поле.
На нормальное гравитационное поле земли влияет планетарная особенность земли.
Нормальное гравитационное поле земли- это поле ускорения свободного падения, если ее форму принять за геоид.(геоид-это форма земли при которая каждая ее точка соответствует поверхности океана)
Действует две силы : сила тяготения (направленная к центру земли) и центробежная сила (за счет вращения).
Нормальным полем считается теоретически рассчитанное поле для поверхности эллипсоида вращения или сфероида, которым в первом приближении является Земля. Величина сжатия земного эллипсоида равна:
α = (a – b) / a ≈ 1 / 300
где а и b - большая и малая оси эллипсоида (а – b = 21,38 км)
В наблюденные значения силы тяжести вводятся поправки (редукции). Введение поправок необходимо потому, что нормальные значения относятся к поверхности геоида, которая совпадает с уровнем океана, а измеренные значения относятся к действительной (реальной) земной поверхности. Для того чтобы все наблюдения силы тяжести были сопоставимы, их приводят к одной поверхности – уровню геоида, т.е. как бы опускают точку наблюдения на этот уровень. Это осуществляется путем введения поправок за высоту, за притяжение промежуточного слоя и окружающий рельеф. Иногда поправки называют еще редукциями. Основными являются поправки: 1) за высоту, 2) за притяжение промежуточного слоя, 3) за влияние рельефа.
Определение поправки за высоту (или за свободный воздух, или Фая) сводится к учету изменения силы тяжести в связи с перемещением точки наблюдения на высоту Н. Значение поправки в миллигалах получим по формуле gв = 0,3086H, (1.6) где Н – превышение точки наблюдения относительно уровня приведения в метрах, а 0,3086 – значение нормального вертикального градиента. Поправка за высоту зависит от высоты над уровнем моря дельта .
Вторая редукция носит название поправки за промежуточный слой , и ее значение в миллигалах для каждой точки наблюдения можно получить по формуле притяжения плоскопараллельного слоя: (в картинке) .Смысл данной редукции сводится к учету влияния масс между уровнем приведения и точкой наблюдения. Поправка имеет знак, противоположный знаку поправки за свободный воздух. Породы притягивают нашу точку, будет зависить от плотности пород.
Суть поправки за влияние рельефа местности заключается в том, чтобы представить рельеф вокруг точки наблюдения в виде горизонтальной плоскости, проходящей через данную точку. Величина поправки определяется путем решения различными способами прямой гравиметрической задачи на основе замены реальных масс, слагающих рельеф, модельными представлениями. Например по рисунку, у нас есть некоторая возвышенность, породы тянут нас верх.
Аномалия силы тяжести – это разность наблюденного значения силы тяжести, приведенного с помощью редукции к уровню геоида, и нормального значения. В уравнение аномалии мы прибавляем или отнимаем поправки
