Čo je to geoid?

On Geoid o Zemská postava je teoretický povrch našej planéty, určený priemernou úrovňou oceánov a so pomerne nepravidelnou formou. Matematicky je definovaný ako povrch zariadenia efektívneho gravitačného potenciálu Zeme na hladine mora.

Pretože ide o imaginárny (nemateriálny) povrch, prechádza kontinenty a hory, akoby všetky oceány boli spojené vodnými kanálmi, ktoré prechádzajú cez pozemské masy.

postava 1. Geoid. Zdroj: To.

Zem nie je dokonalá guľa, pretože rotácia okolo jej osi z nej robí druh lopty pokrytú pólmi, s dolinami a horami. Preto je sféroidná forma stále nepresná.

Rovnaká rotácia dodáva odstredivú silu, ktorej výsledná alebo účinná sila nemeria do stredu Zeme, ale má určitý gravitačný potenciál spojený.

Okrem týchto geografických nehôd vytvára hustotu nezrovnalosti, a preto sila gravitačnej príťažlivosti v niektorých oblastiach určite prestane byť ústredná.

Preto vedci, počnúc C. F. Gauss, ktorý v roku 1828 vymyslel pôvodný Geoid, vytvoril geometrický a matematický model, ktorý predstavuje povrch Zeme s väčšou presnosťou.

Na tento. Potom sa uvažuje o tom, že povrch Zeme jemne zvlní, na miestach, kde je miestna gravitácia väčšia a klesá, keď klesá.

Za týchto podmienok urobme zrýchlenie efektívnej gravitácie vždy kolmo na povrch, ktorého body majú rovnaký potenciál a výsledkom je geoid, ktorý je nepravidelný, pretože zariadenie nie je symetrické.

[TOC]

Geoidný fyzický základ

Na určenie tvaru geoidu, ktorý bol v priebehu času vylepšený, vedci vykonali mnoho opatrení, pričom sa zohľadnili dva faktory:

Môže vám slúžiť: Aká je sieťová sila? (S príkladmi)

- Prvým je, že hodnota g, Pozemské gravitačné pole rovnocenné s zrýchlením gravitácie, Závisí to od zemepisnej šírky: v póloch je maximum a minimum v Ekvádore.

- Druhým je, že, ako sme už povedali, hustota Zeme nie je homogénna. Existujú miesta, kde sa zvyšuje, pretože horniny sú hustejšie, existuje hromadenie magmy alebo na povrchu je veľa pôdy, napríklad hory.

Kde je hustota väčšia, g Je to tiež. Poznač si to g Je to vektor, a preto je označený tučným písmom.

Pozemný gravitačný potenciál

Na definovanie geoidu je potrebný potenciál v dôsledku gravitácie, pre ktorú musí byť gravitačné pole definované ako gravitačná sila na jednotku hmoty.

Ak testovacia hmota m Je umiestnená v tomto poli, sila vyvíjaná Zem je jej hmotnosť p = mg, preto veľkosť poľa je:

Pevnosť / hmotnosť = p / m = g

Už vieme jeho priemernú hodnotu: 9.8 m/s² A ak by bola zem sférická, bola by smerovaná do svojho stredu. Podobne podľa Newtonovho zákona o univerzálnom gravitačnom zákone:

P = gm m /r²

Kde m je hmotnosť zeme a G je konštanta univerzálnej gravitácie. Potom veľkosť gravitačného poľa g je:

g = gm/r²

Vyzerá to podobne ako elektrostatické pole, takže môžete definovať gravitačný potenciál, ktorý je analogický s elektrostatickou:

V = -gm/r

Konštanta G je univerzálna gravitačná konštanta. Povrchy, na ktorých má gravitačný potenciál, sa vždy nazývajú rovnaká hodnota Ekvipotenciálne povrchy a g je pre nich vždy kolmo, ako už bolo povedané.

Pre tento konkrétny druh potenciálu sú povrchy zariadení sústredné sféry. Práca potrebná na presun hmoty na nich je nulová, pretože sila je vždy kolmá na akúkoľvek cestu nad tímom.

Bočná zložka zrýchlenia gravitácie

Pretože Zem nie je sférická, zrýchlenie gravitácie musí mať bočnú zložku g_l V dôsledku odstredivého zrýchlenia spôsobeného pohybom rotácie planéty okolo jej osi.

Môže vám slúžiť: paramagnetizmus

Na nasledujúcom obrázku je táto zložka znázornená zelenou farbou, ktorej veľkosť je:

g_l = Ω²do

Obrázok 2. Efektívne zrýchlenie gravitácie. Zdroj: Wikimedia Commons. Hightemplar / verejná doména.

V tejto rovnici Ω Je to uhlová rýchlosť rotácie Zeme a do Je to vzdialenosť medzi bodom na zemi, do určitej zemepisnej šírky a osi.

A v červenej farbe je komponent, ktorý je spôsobený planetárnou gravitačnou príťažlivosťou:

g_ani = Gm/r²

V dôsledku toho pridaním vektorov g_ani + g_l, Výsledné zrýchlenie pochádza g (v modrej), to je skutočné zrýchlenie závažnosti Zeme (alebo efektívne zrýchlenie) a ako vidíme.

Okrem toho bočná zložka závisí od zemepisnej šírky: v póloch je nula, a preto je gravitačné pole maximálne. V Ekvádore je proti gravitačnej príťažlivosti a znižuje účinnú gravitáciu, ktorej veľkosť zostáva:

g = gm/r² - Ω²R

S R = Rovníkové rádio Zeme.

Teraz sa chápe, že povrchy zariadení Zeme nie sú sférické, ale že prijímajú taký spôsob g je pre nich vždy kolmo v každom bode.

Rozdiely medzi geoidom a elipsoidom

Tu je druhý faktor, ktorý ovplyvňuje variáciu gravitačného poľa pozemného gravitačného poľa: miestne variácie gravitácie. Existujú miesta, kde sa zvyšuje gravitácia, pretože je tu viac hmotnosti, napríklad na kopci na obrázku A).

Obrázok 3. Porovnanie geoidu a elipsoidu. Zdroj: Lowrie, W.

Alebo pod povrchom je akumulácia alebo prebytočná hmota, ako v b). V obidvoch prípadoch dochádza k nadmorskej výške geoidu, pretože čím väčšia je hmota, väčšia intenzita gravitačného poľa.

Namiesto toho je hustota nižšia a v dôsledku.

Môže vám slúžiť: Fyzická optika: História, časté podmienky, zákony, aplikácie

Z obrázku B) sa tiež poznamenáva, že miestna gravitácia, označovaná šípkami, je vždy kolmá na povrch geoidu, ako sme už povedali. Toto sa nestane vždy s referenčným elipsoidom.

Geoidné zvuky

Na obrázku je tiež uvedené, s obojsmernou šípkou, výškový rozdiel medzi geoidom a elipsoidom, ktorý sa nazýva zvlnenie A je označený ako n. Pozitívne zvlnenie súvisia s nadmernou hmotnosťou a negatívnymi defektmi.

Zvlnenia takmer nikdy neprekročia 200 m. V skutočnosti hodnoty závisia od toho, ako sa vyberie hladina mora, ktorá slúži ako referencia, pretože niektoré krajiny sa podľa svojich regionálnych charakteristík rozhodnú inak.

Výhody reprezentácie Zeme ako geoidu

-Na geoide efektívny potenciál, výsledok potenciálu v dôsledku gravitácie a odstredivého potenciálu je konštantný.

-Sila gravitácie vždy pôsobí kolmá na geoid a horizont je pre neho vždy tangenciálny.

-Geoid ponúka referenciu pre veľké presné kartografické aplikácie.

-Prostredníctvom geoidných seizmológov dokáže zistiť hĺbku, na ktorú sa vyskytujú zemetrasenia.

-Umiestnenie GPS závisí od geoidu, ktorý sa má použiť ako referencia.

-Povrch oceánu je tiež rovnobežný s geoidom.

-Zvýšenie a zostupy geoidu označujú excesy alebo hmotnostné defekty, ktoré sú Gravimetrické anomálie. Ak sa zistí anomália a v závislosti od jej hodnoty, je možné odvodiť geologickú štruktúru podložia, aspoň dokonca určité hĺbky.

Toto je základ gravimetrických metód v geofyzike. Gravimetrická anomália môže naznačovať hromadenie určitých minerálov, štruktúr zakopaných pod zemou alebo tiež prázdnymi priestormi. Soľné kupoly v podložisku, detegovateľné gravimetrickými metódami, sú v niektorých prípadoch prítomnosti oleja indikatívne.

Odkazy

1. Taký. Euronews. Gravitácia na Zemi. Obnovené z: YouTube.com.
2. Radosť. Geoid. Obnovené z: YouTube.com.
3. Grieme-Klee, s. Prieskum v ťažbe: gravimetria. Získané z: Geovirtual2.Cl.
4. Lowrie, W. 2007. Základná geofyzika. Druhý. Vydanie. Cambridge University Press.
5. Noaa. Čo je to geoid?. Získané z: Geodesy.Noaa.Vláda.
6. Šerif, r. 1990. Aplikujte geofyziku. Druhý. Vydanie. Cambridge University Press.