Co to jest geoid?

On Geoid o Figura Ziemi jest teoretyczną powierzchnią naszej planety, określoną przez średni poziom oceanów i z dość nieregularną postacią. Matematycznie jest to definiowane jako powierzchnia sprzętu skutecznego potencjału grawitacyjnego Ziemi, na poziomie morza.

Ponieważ jest to wyimaginowana (nieistotna) powierzchnia, przecina kontynenty i góry, tak jakby wszystkie oceany były połączone kanałami wodnymi, które przechodzą przez masy lądowe.

Rysunek 1. Geoid. Źródło: to.

Ziemia nie jest idealną kulem. Dlatego forma sferoidowa jest nadal niedokładna.

Ten sam obrót dodaje siłę odśrodkową, której powstała lub skuteczna siła nie wskazuje na środek ziemi, ale ma pewien potencjał grawitacyjny związany.

Oprócz tych wypadków geograficznych powoduje gęstość nieregularności, a zatem siła przyciągania grawitacyjnego w niektórych obszarach zdecydowanie przestaje być centralna.

Dlatego naukowcy, zaczynając od C. F. Gauss, który opracował oryginalny geoid w 1828 r., Stworzył model geometryczny i matematyczny do reprezentowania powierzchni Ziemi z większą precyzją.

W tym celu ocean ma spoczywać, bez przypływów lub prądów oceanicznych i stałej gęstości, których wysokość stanowi odniesienie. Następnie uważa się, że powierzchnia Ziemi delikatnie pofałdująca.

W tych warunkach sprawdźmy, aby przyspieszenie efektywnej grawitacji zawsze prostopadle do powierzchni, których punkty mają ten sam potencjał, a rezultatem jest geoid, który jest nieregularny, ponieważ sprzęt nie jest symetryczny.

[TOC]

Geoidowe podkład fizyczny

Aby określić kształt geoidu, który został dopracowany w czasie, naukowcy przeprowadzili wiele środków, biorąc pod uwagę dwa czynniki:

Może ci służyć: jaka jest siła netto? (Z przykładami)

- Pierwszym z nich jest to, że wartość G, Zmienne pole grawitacyjne równoważne przyspieszeniu grawitacji, Zależy to od szerokości geograficznej: jest maksymalny na biegunach i minimum w Ekwadorze.

- Po drugie, jak powiedzieliśmy wcześniej, gęstość ziemi nie jest jednorodna. Istnieją miejsca, w których wzrasta, ponieważ skały są gęstsze, na powierzchni jest nagromadzenie magmy lub na przykład, na przykład góra, na przykład góra, na przykład góra.

Gdzie gęstość jest większa, G To jest również. Zauważ, że G To jest wektor i dlatego jest oznaczony odważnym.

Potencjał grawitacyjny ziemi

Aby zdefiniować geoid, potencjał jest potrzebny z powodu grawitacji, dla którego pole grawitacyjne musi być zdefiniowane jako siła grawitacyjna na jednostkę masy.

Jeśli masa testowa M Jest umieszczony w tym polu, siła wywierana przez Ziemi jest jej waga p = mg, dlatego wielkość pola wynosi:

Siła / masa = p / m = g

Znamy już jego średnią wartość: 9.8 m/s² A gdyby Ziemia była sferyczna, byłaby skierowana w kierunku jej centrum. Podobnie, zgodnie z powszechnym prawem grawitacji Newtona:

P = GM M /R²

Gdzie m jest masą ziemi, a g jest stałą powszechnej grawitacji. Następnie wielkość pola grawitacyjnego G Jest:

G = GM/R²

Wygląda bardzo jak pole elektrostatyczne, więc możesz zdefiniować potencjał grawitacyjny, który jest analogiczny do elektrostatycznego:

V = -GM/r

Stała G jest uniwersalną stałą grawitacji. Cóż, nazywane są powierzchnie, na których potencjał grawitacyjny zawsze ma tę samą wartość Powierzchnie ekwipotencjalne I G jest zawsze prostopadle do nich, jak powiedział wcześniej.

W przypadku tego konkretnego potencjału powierzchnie sprzętu są koncentrycznymi sferami. Praca wymagana do przeniesienia na nich masy jest zerowa, ponieważ siła jest zawsze prostopadła do dowolnej ścieżki nad zespołem.

Boczny składnik przyspieszenia grawitacji

Ponieważ ziemia nie jest sferyczna, przyspieszenie grawitacji musi mieć komponent boczny g_L z powodu przyspieszenia odśrodkowego, spowodowanego ruchem obrotu planety wokół jej osi.

Może ci służyć: paramagnetyzm

Na poniższym rysunku element ten pokazano na zielono, którego wielkość jest:

G_L = Ω²Do

Rysunek 2. Skuteczne przyspieszenie grawitacji. Źródło: Wikimedia Commons. Highemplar / domena publiczna.

W tym równaniu Ω Jest to prędkość kątowa obrotu ziemi i Do Jest to odległość między punktem na ziemi, do określonej szerokości i osi.

A na czerwono jest składnikiem, który jest spowodowany przyciąganiem grawitacyjnym planetarnym:

G_albo = GM/R²

W rezultacie dodając wektorowo G_albo + G_L, Powstałe przyspieszenie powstaje G (na niebiesko) To jest prawdziwe przyspieszenie grawitacji Ziemi (lub skuteczne przyspieszenie) i że, jak widzimy, nie wskazuje dokładnie na środek.

Ponadto komponent boczny zależy od szerokości geograficznej: wynosi zero na biegunach i dlatego pole grawitacyjne jest maksymalne. W Ekwadorze sprzeciwia się przyciąganiu grawitacyjnym, zmniejszając skuteczną grawitację, której wielkość pozostaje:

G = GM/R² - Ω²R

Z R = Równikowe radio Ziemi.

Teraz rozumie się, że powierzchnie sprzętu ziemskiego nie są kuliste, ale przyjmują taki sposób G jest zawsze prostopadle do nich w każdym punkcie.

Różnice między geoidami i elipsoidą

Oto drugi czynnik, który wpływa na zmianę pola grawitacyjnego lądu: lokalne zmiany grawitacji. Istnieją miejsca, w których wzrasta grawitacja, ponieważ jest więcej masy, na przykład na wzgórzu na rysunku a).

Rysunek 3. Porównanie geoidu i elipsoid. Źródło: Lowrie, W.

Lub na powierzchni znajduje się akumulacja lub nadmiar masy, jak w B). W obu przypadkach występuje wysokość geoidu, ponieważ im większa masa, większa intensywność pola grawitacyjnego.

Zamiast tego na oceanie gęstość jest niższa, a w konsekwencji tonie geoide, jak widzimy po lewej stronie figury a), nad oceanem.

Może ci służyć: optyka fizyczna: historia, częste warunki, prawa, aplikacje

Z rysunku B) zauważono również, że lokalna grawitacja, wskazana ze strzałkami, jest zawsze prostopadła do powierzchni geoidy, jak powiedzieliśmy. Nie zawsze zdarza się to z referencyjną elipsoidą.

Geoidowe odpychanie

Na rysunku jest również wskazane, z dwukierunkową strzałą, różnicą wysokości między geoidem a elipsoidą, która jest nazywana falowanie I jest oznaczony jako n. Pozytywne oblasy są związane z nadmierną masą i wadami negatywnymi.

Odplakanie prawie nigdy nie przekraczają 200 m. W rzeczywistości wartości zależą od tego, w jaki sposób wybiera się poziom morza, który służy jako odniesienie, ponieważ niektóre kraje wybierają inne zgodnie z ich cechami regionalnymi.

Zalety reprezentowania ziemi jako geoidu

-Na geoidu potencjał efektywny, wynik potencjału spowodowany grawitacją i potencjałem odśrodkowym, jest stały.

-Siła grawitacji zawsze działa prostopadle do geoidu, a horyzont jest zawsze dla niego styczny.

-Geoid oferuje odniesienie do wielkich precyzyjnych aplikacji kartograficznych.

-Przez sejsmologów geoidów mogą wykryć głębokość, na którą występują trzęsienia ziemi.

-Umieszczenie GPS zależy od geoida do użycia jako odniesienia.

-Powierzchnia oceanu jest również równoległa do geoidu.

-Wysokości i zjazdy geoidu wskazują ekscesy lub wady masy, które są Grawimetryczne anomalie. Kiedy anomalia jest wykrywana i zależnie od jej wartości, możliwe jest wnioskowanie o strukturze geologicznej podrzędnej, przynajmniej nawet pewnych głębokości.

To jest podstawa metod grawimetrycznych w geofizyce. Grawimetryczna anomalia może wskazywać na nagromadzenie niektórych minerałów, struktur zakopanych pod ziemią, a także pustych przestrzeni. Kopuły solne w podwoziu, wykrywalne metodami grawimetrycznymi, w niektórych przypadkach wskazują na obecność oleju.

Bibliografia

1. TO. Euronews. Uścisk Grawitacji na Ziemi. Odzyskane z: YouTube.com.
2. RADOŚĆ. Geoid. Odzyskane z: YouTube.com.
3. Grieme-klee, s. Eksploracje górnicze: grawimetria. Odzyskane z: geovirtual2.Cl.
4. Lowrie, w. 2007. Podstawowa geofizyka. 2. Wydanie. Cambridge University Press.
5. Noaa. Co to jest geoid?. Odzyskane z: geodezja.Noaa.Gov.
6. Szeryf, r. 1990. Zastosuj geofizykę. 2. Wydanie. Cambridge University Press.