ГЕОДЕЗИЯ: геодезическа гравиметрия
За да ГЕОДЕЗИЯ статията
Геодезически теория и практика до голяма степен се фокусира върху измерването на силата на тежестта.
Измерване устройство. Най-често устройството за измерване на силата на гравитацията - gravimeter използва за относителни измервания т.е. тежестта разлика стойности в два параграфа. Основният елемент на gravimeter е хоризонтална греда, в единия край на който е поставен товар, а другият е опора спрямо което оста на кулисното рамо може да се върти под действието на пружина, разположена косо. Единият край на пролетта да се прикрепи към люлеещия се стол в близост до точка настаняване натоварване, а вторият - към твърда член на корпуса. Ако някоя индекс точка, свързана с положението на товара на скалата, свежда до нула, а след това в друга точка във връзка с промяната на тежестта (и по този начин, на позиция натоварване) показанието на скалата на устройството ще бъде различен от нула. Това четене на скалата и определя разликата от гравитационни стойности между две точки. Предимствата на тези гравиметри са малки размери и висока точност (до 0.02 milligal, mGal).
За действителната стойност на ускорението на гравитацията във всяка точка по отношение на предварително определени данни точка на измерване, свързани с измервания на абсолютната тежестта на този етап, използвайки балистични gravimeter, при което тялото се измерва по време на падането от гравитацията. Разстоянието, изминато от този орган в процеса на падане, се измерва с лазерен интерферометър, а времето за есен - точност електронно устройство. Измерване точност балистични гравиметри достига 0.01 mGal. За да изпълните абсолютно измерване на тежестта изисква голямо количество от спомагателно оборудване, затова непрактично да се извърши най-обикновен геодезическото заснемане. Повечето балистични гравиметри разположени в стационарни лаборатории, но има и преносими устройства, които имат приемливи нива на точност.
Международен стандарт гравиметрична мрежа, както е на 1971 включва 10 гравиметрични станции за измерване на абсолютната и 1854 точки за относителни измервания на гравитацията. Тази мрежа е основата за голям брой регионални проучвания гравитационни с точност до 0.1-0.2 mgal. Въпреки статично гравиметри възможно да се получи най-точните стойности, тяхното използване в областта изисква значителни инвестиции на време и усилия.
гравиметри кандидатстване по подвижни бази затрудняват най-вече от факта, че устройството не е в състояние да усетите разликата между земното ускорение и инерцията срещащи се по едно и също (кинематични) влияе на ускорение (например, поради вертикални ускорения, когато превозно средство, кораб или самолет). Въпреки това, има подобни системи, които могат да дадат точни гравиметрични измервания на няколко milligals. Те използват усъвършенствани наземни гравиметри или набори от акселерометри, измерване на ускорението във всички посоки. Кинематичен компонент на ускорение се изважда от общата стойност за което системата извършва постоянно изминатото разстояние диференциране по отношение на времето, и скоростта, получен след последващо диференциация получаване на необходимите стойности на ускорението. В допълнение, има възможност да се въведе изменение на въздействието на тези фактори рядко се вземат под внимание, тъй като ускорението Кориолис и центростремителна ускорение.
За успешна операция на гравиметрични преносими устройства трябва да използват модерната навигационна система с висока точност. В обикновено се използва гравиметричен стрелба радар бордова система с радар или лазерен алтиметри (алтиметри). За да се постигне необходимата точност също се взема под внимание данните, получени от GPS сателитна система. При измерване на тежестта градиент (количеството промяна на ускорението на тежестта на много къси разстояния) обикновено игнорира това, позицията и ускоряване на системата за носител, но използва по-сложни инструменти. Съществуващи мобилни системи на гравиметрични измервания или са в експериментална фаза на развитие, или (както в случая на гравиметрична система, поставена в хеликоптер) се използва изключително в геофизични изследвания.
Важна роля за подобряване на измерването на гравитационното поле на Земята изигра употреба параметър на радарни алтиметри, поставени на борда на спътника в орбита около. По принцип, сателитна измерване на височината е съвсем проста: разстоянието от спътника до повърхността на океана, се определя с помощта на електронни устройства, които измерват времето, през което радиовълни преминават това разстояние и да се върнат към приемника на борда след отражение от повърхността на океана. Скоростта на разпространение на сигнала, умножен по половината от получената vremenngo сегмент дава желаната стойност на височината. Повърхността на ниво на океана (приблизително съответстващ на геоида) по отношение на центъра на Земята или по отношение на повърхността на елипсоид се изчислява като разлика между орбита височина на сателита (което се определя чрез непрекъснато разположени по целия свят проследяване станции) и измерените стойности на сателитния надморска височина над повърхността на океана. По този начин, когато се използва системата за измерване на сателит за определяне на положението на височината на повърхността на океана (геоид) над значителна част от площта му ще отнеме няколко месеца. От ок. 70% от общата площ на земята има океан, голяма част от известните досега данни за гравитационното поле на Земята (което е приблизително като геоид) се получава по време на първите завои на специализиран сателити полет.
Ако известна конфигурация на определена граница (в този случай нивото на повърхността) на областта на гравитацията, след определяне тежестта стойност става чисто математически проблем. Първите сателитни високомерите да имат точността на ок. 1 м, и по-модерно - на няколко сантиметра. Основното ограничение на точността на измерване с помощта на сателитни височина с параметри хоризонтална резолюция се определя чрез сканиране на повърхността на океана и високата скорост на движение на спътника. Друго ограничение налага непълнота на нашите познания за промените в скоростта на разпространение на електромагнитни вълни в различни слоеве на атмосферата. За да се възползвате от висока точност, която позволява модерни висотомери, е необходимо да се постигне сравнима точност на определяне на орбитата на спътника и степента на различие между повърхността на повърхността на геоид и океана, смущаващи въздействия на ветрове, течения, температури и други фактори. В действителност, много летящи спътници бяха извършващи височина с наблюдения, специално планирани да предоставят данни за океански течения от многократни измервания на височина по определени маршрути. Повърхността на геоида, който е постоянен, като по този начин изключва от резултатите от наблюденията, са взети под внимание само промените в морското равнище по отношение на геоид повърхността, за да съди токовете и други процеси.
Методика. Гравитационното поле на Земята може да бъде разделена на две части: нормалната гравитационното поле и остатъчен аномална област. Физическата геодезия работят основно с областта ненормалното гравитацията. Основното предимство на този подход е, че полето за аномално е много по-слаб от гравитационното поле на действителната Земята и затова е по-лесно да се определят параметрите на. Нормално гравитационно поле се характеризира с четири параметъра: общата маса на Земята; елипсоид форма и размер, че най-тясно съответстващ геоид световен мащаб; скорост на въртене на Земята. Неговата дефиниция се получава от условието, че елипсовидна повърхност - повърхностно ниво в нормално гравитационно поле и геоид повърхността е равна повърхност във виртуален гравитационно поле (нормален поле също се обясни съществуването на не-гравитационно, центробежна сила, която възниква в резултат на въртенето на Земята около оста си) , Предполага се, че в центъра на елипсоид нормално (или препратка елипсоида) съвпада с центъра на масата на земята. Във всеки един момент в геоид разлика във височината и референтен елипсоид, наречена геоид неравности, е право пропорционална на изкривяването потенциал (потенциалът на тежестта - един от най-важните характеристики на гравитационното поле на Земята). Следователно, определянето на областта на аномален тежестта (от гравиметрично измерване) позволява да се определи позицията на геоид повърхност по отношение на елипсоида, а оттам - формата на Земята. Ако знаем формата на геоида, познатото и посоката на гравитацията, която във всеки един момент е перпендикулярна на геоида. Поради това е възможно да се намери на отвеса, т.е. ъгълът между посоката на тежестта и перпендикулярна на повърхността на елипсоида.
В математическата физика, там са така наречените гранични или гранични проблеми формулирани приблизително както следва. Ако промяната на количество, например е нарушаваща потенциал, при спазване на някои закони и тази стойност (или свързани с него) приема определена стойност на определена гранична повърхност, е възможно да се определи стойността на тази стойност във всяка точка в пространството. В проучване на силата на гравитацията се определя чрез директни измервания; така че предизвикателството е да се определи смущаващ потенциал на повърхността на земята и над нея. Въпреки геодезията граница проблем се усложнява от факта, че граничната повърхност (в този случай физическото повърхността на земята), определена по отношение на геоида е желаната стойност, която се определя в последния случай; така че това е още една неизвестна величина, част от проблема. От теоретична гледна точка, това е един от най-трудните проблеми по геодезия, за които са получили до момента само приблизителни решения.
Ирландските математик Dzh.Stoks решиха през 1849 проблем първо геодезически границата стойност, при условие че гравитационното ускорение е известно, във всяка точка на повърхността на геоида (разглежда тук като граничната повърхност). Въпреки това, за да се определи тежестта на повърхността цялата Земя е много трудно, и за измерване на силата на тежестта на повърхността на геоида на сушата невъзможно. Единственото възможно решение е да се изчисли земно ускорение на геоид, използвайки измервания на повърхността на земята и за въвеждане на корекция за височината на аномалия. Този метод също изисква внимание на гравитационното въздействие маса кора, разположен между топографската повърхност и повърхността на геоида.
В Съветския инспектор края на 1950 г. M.S.Molodensky намери решение, което да е подходящо за всяка произволна повърхност (включително топографски); тази повърхност може да се опише чрез гравиметрични данни. Въпреки, че това решение е също приблизително, тя представлява крачка напред, защото Тя не изисква познаване на структурата на плътност на горната кора, както се изисква в разтвора на Stokes. И в двата случая стойността на ускорението на тежестта в близост до мястото, където повърхността е да се определят геоид има много по-голямо влияние, отколкото в по-отдалечените зони. От това следва, че изискванията за точност на измерванията гравитационни в глобален мащаб може да не са толкова строги.
Други аспекти на геодезически проучвания. Чрез използването на съвременни средства и методи за измерване имате възможност да правите корекции в системата на геодезически координати. Все пак, това уточнение е доста рядко, защото координатната система, трябва да бъде доста трудно, и все пак, в някои случаи, например, в изследването на земетресения, гравитацията заснемания и чисти и да вземе предвид времевото измерение на събитията.
През 1960, когато луната е много активно, проведени изследвания, повечето от задачите, свързани с позициониране, навигация и картиране се реши чрез геодезически методи. Сега е ясно, че методи, разработени за изучаване на Земята, могат да се използват за всяка друга планета, макар че, разбира се, във всеки случай то ще бъде свързано със специфични трудности.
Виж и тълкуването на думата и синоними геодезия: геодезическа гравиметрия на руски език речници, енциклопедии и справочници:
- ГЕОДЕЗИЯ в Голямата съветска енциклопедия, TSB:
(На гръцки geodaisia от GE. - земя и Дайо - разделение, да споделят), науката за определяне на формата, размера и гравитационното поле на Земята ... - ПРОУЧВАНЕ
речника Колиър
Свързани статии