Меню

Аномалия силы тяжести земли это

Аномалия силы тяжести — Gravity anomaly

Аномалия силы тяжести является разница между наблюдаемым ускорением объекта в свободном падении ( гравитации ) на поверхности планеты, и соответствующее значение предсказанного из модели планеты гравитационное поле . Обычно модель основана на упрощающих предположениях , например, что в условиях самогравитации и вращательного движения планета принимает форму эллипсоида вращения. Гравитация на поверхности этого эталонного эллипсоида затем задается простой формулой, которая содержит только широту , и вычитание из наблюдаемой силы тяжести в том же месте даст аномалию силы тяжести.

Значения аномалий обычно составляют небольшую часть значений самой силы тяжести, так как основные вклады общей массы планеты, ее вращения и связанного с ней уплощения были вычтены. Таким образом, гравитационные аномалии описывают локальные изменения гравитационного поля вокруг модельного поля. Местоположение с положительной аномалией демонстрирует большую гравитацию, чем предсказывает модель, что предполагает наличие подповерхностной положительной аномалии массы, в то время как отрицательная аномалия имеет более низкое значение, чем прогнозировалось, что указывает на дефицит подповерхностной массы. Таким образом, эти аномалии представляют значительный геофизический и геологический интерес.

Когда гравиметрические измерения были выполнены на топографии над уровнем моря , необходимо провести тщательный процесс редукции, включающий также влияние местных топографических масс, чтобы получить геофизически полезные гравитационные аномалии, которые бывают нескольких различных типов. Четкое определение отклика на местную геологию недр — типичная цель прикладной геофизики .

СОДЕРЖАНИЕ

Причины

Боковые вариации гравитационных аномалий связаны с аномальным распределением плотности внутри Земли. Локальное измерение силы тяжести Земли помогает нам понять внутреннюю структуру планеты. Синтетические расчеты показывают, что сигнатура гравитационной аномалии утолщенной коры (например, в орогенных поясах, образованных континентальным столкновением ) положительна и больше по абсолютной величине по сравнению со случаем, когда утолщение затрагивает всю литосферу .

В аномалии Буга обычно отрицательна в горах , потому что они связаны с уменьшением из притяжения горной массы, около 100 миллигали на километр горной высоты. В больших горных районах они даже более отрицательны из-за изостазии : плотность горных корней ниже по сравнению с окружающей земной мантией , что вызывает дальнейший дефицит силы тяжести. Типичные аномалии в Центральных Альпах составляют -150 миллигал (-1,5 мм / с²). В прикладной геофизике используются скорее локальные аномалии : если они положительные, это может указывать на металлические руды . На масштабах между целыми горными хребтами и рудными телами аномалии Буге могут указывать на типы горных пород. Например, высокий тренд на северо — востоке-юго — западе по центральному Нью — Джерси (смотрите рисунок в следующем разделе) представляет собой грабен из триасового возраста в значительной степени заполнен с плотными базальтами . Соляные купола обычно обозначаются на гравиметрических картах как низкие, потому что соль имеет низкую плотность по сравнению с породами, которые проникает купол. Аномалии могут помочь отличить осадочные бассейны , плотность заполнения которых отличается от плотности заполнения окружающего региона; см., например, аномалии гравитации Великобритании и Ирландии .

Геодезия и геофизика

В геодезии и геофизике обычной теоретической моделью является гравитация на поверхности опорного эллипсоида, такого как WGS84 .

Чтобы понять природу гравитационной аномалии из-за недр, необходимо внести ряд поправок в измеренное значение силы тяжести:

  1. Теоретическая гравитация (сглаженная нормальную силу тяжести) должно быть удалена с тем , чтобы оставить только локальные эффекты.
  2. Высота точки , где было сделано каждое измерение силы тяжести должна быть сведена к опорной точке , чтобы сравнить весь профиль. Это называется поправкой на свободный воздух , и в сочетании с удалением теоретической силы тяжести оставляет аномалию свободного воздуха .
  3. нормальный градиент силы тяжести (скорость изменения силы тяжести при изменении высоты), как в свободном воздухе, обычно 0,3086 миллигалла на метр, или градиент Бугера 0,1967 мГал / м (19,67 мкм / (с² · м), который учитывает среднее значение плотность породы (2,67 г / см³) под точкой; это значение определяется путем вычитания силы тяжести , создаваемой пластиной Бугера , которая составляет 0,1119 мГал / м (11,19 мкм / (с² · м)) для этой плотности. чтобы скорректировать влияние любого материала между точкой, где была проведена гравиметрия, и геоидом . Для этого мы моделируем материал между ними как состоящий из бесконечного числа плит толщиной t . Эти плиты не имеют поперечных изменений плотности , но каждая плита может иметь различную плотность, чем та, которая находится выше или ниже нее. Это называется поправкой Бугера .
  4. и (в особых случаях) цифровая модель местности (ЦМР). Поправка на рельеф, рассчитанная на основе модельной структуры, учитывает эффекты быстрого бокового изменения плотности, например края плато, скал, крутых гор и т. Д.
Читайте также:  Оценка земель затратным подходом

Для этих сокращений используются разные методы:

  • Гравитация меняется по мере того, как мы удаляемся от поверхности Земли. По этой причине мы должны компенсировать аномалию свободного воздуха (или аномалию Фэя ): применение нормального градиента 0,3086 мГал / м, но без модели местности. Эта аномалия означает смещение точки вниз вместе со всей формой местности. Этот простой метод идеально подходит для многих геодезических приложений.
  • простая аномалия Буге : уменьшение только градиентом Бугера (0,1967). Эта аномалия обрабатывает точку так, как если бы она находилась на плоской равнине.
  • уточненная (или полная ) аномалия Буге (обычное сокращение Δ gB ): ЦМР считается максимально точной, используя стандартную плотность 2,67 г / см³ ( гранит , известняк). Аномалии Буге идеальны для геофизики, потому что они показывают влияние различной плотности горных пород в геологической среде.
    • Разница между ними — дифференциальный гравитационный эффект неровностей местности — называется эффектом местности . Всегда отрицательный (до 100 миллигалл).
    • Разница между аномалией Фэя и Δ gB называется редукцией Бугера (притяжением местности).
  • специальные методы, такие как методПуанкаре — Прей , с использованием внутреннего градиента силы тяжести около 0,0848 миллигал на метр (848 нм / (с² · м) или 11 ч -2 ). Эти методы применимы для гравитации в скважинах или для специальных расчетов геоида .

Спутниковые измерения

В настоящее время статические и изменяющиеся во времени параметры гравитационного поля Земли определяются с использованием современных спутниковых программ, таких как GOCE , CHAMP , Swarm , GRACE и GRACE-FO . Параметры с наименьшей степенью, включая сжатие Земли и движение геоцентра, лучше всего определяются с помощью спутниковой лазерной локации .

Крупномасштабные гравитационные аномалии могут быть обнаружены из космоса как побочный продукт спутниковых гравитационных миссий, например, GOCE . Эти спутниковые миссии нацелены на восстановление детальной модели гравитационного поля Земли, обычно представленной в виде сферически-гармонического расширения гравитационного потенциала Земли, но альтернативные представления, такие как карты волн геоида или гравитационных аномалий, также являются произведено.

Гравитация восстановление и климат Эксперимент (GRACE) состоит из двух спутников , которые могут обнаружить гравитационные изменения по всей Земле. Также эти изменения могут быть представлены как временные вариации аномалии силы тяжести.

Источник

Гравитационная аномалия: определение, значение, особенности и интересные факты

В области теоретической физики гравитационная аномалия является примером калибровочной аномалии, одним из эффектов квантовой механики. Это разница между наблюдаемым ускорением свободного падения или тяжести на поверхность и соответствующего значения прогнозируемой модели гравитационного поля планеты. Как правило, есть ряд упрощающих допущений, в том числе самогравитация и вращательные движения, благодаря которым Земля принимает форму эллипсоида.

Аномалия и гравитация

Значение аномалии, как правило, значительно меньше, чем значение самой гравитации, с которой связаны понятия общей массы планеты, ее вращения и уплощения. Таким образом, гравитационные аномалии на Земле — это всего лишь локальные вариации гравитационного поля. Тем не менее эти явления вызывают неподдельный геофизический и геологический интерес и являются одними из типичных задач геофизики.

Читайте также:  Земля планета кто ты школа

Причины и особенности

Гравитационная аномалия может встречаться в разных уголках мира, чаще всего в горах. Боковые колебания гравитационных аномалий связаны с аномальными распределениями плотности внутри Земли. Меры силы тяжести помогают понять внутреннюю структуру планеты. Масштабные аномалии гравитационного поля могут быть обнаружены из космоса в качестве побочного эффекта гравитационных миссий спутников.

Гравитация восстановления и климата

На подвластные только самой природе процессы, оказывается, может влиять и сам человек, запуская спутники, которые могут обнаружить гравитационные изменения по всей Земле. Кроме того, эти изменения могут быть представлены в виде гравитационных аномалий временных вариаций. Гравитация играет важную роль, влияя в том числе на саморегуляцию планеты и ее климатические процессы.

Направления гравитационного поля

Гравитационное поле Земли изображено в двух основных направлениях: аномалии силы тяжести карты и карты геоида Земли.

  • Гравитационная аномалия карты показывает, насколько фактическое гравитационное поле самой Земли отличается от гравитационного поля ее поверхности. Она подчеркивает разницу в силах тяжести на поверхности Земли. Часто это происходит в местах необычной концентрации определенных форм ландшафта, например, наличие горных хребтов или океанических впадин.
  • Геоида является гипотетической поверхностью Земли, которая представляет собой средний уровень моря в отсутствие ветров, течений и большинство приливов. Геоида является полезным справочным материалом поверхности. Она определяет горизонтали, и сила тяжести действует перпендикулярно к ним.

Получение точной модели геоида оказалось совсем непростой задачей. Данные из нескольких десятков спутников, наряду с поверхностными измерениями, должны были быть объединены для создания модели гравитационного поля. Выделение крупномасштабных особенностей себя оправдало в полной мере, чего не скажешь об особенностях локального характера, где зачастую необходимым является точное описание изменяющихся во времени гравитационных эффектов, как те, которые связаны с гидрологическим циклом.

Дистанционное зондирование и картография

Эти методы обеспечивают критический вклад многих научных моделей, используемых в океанографии, гидрологии, геологии и смежных дисциплинах. Дистанционное зондирование и картография используются для различных целей и задач, в том числе:

  • измерения изменений массы полярных льдов;
  • измерения изменений водных ресурсов на суше;
  • определения мелких и глубоких океанических течений;
  • определения изменений уровня моря в результате температурных колебаний;
  • более подробного понимания такого массового обмена, как атмосфера-океан;
  • описания сил, которые генерируют геомагнитное поле Земли;
  • понимания внутренних сил планеты, движения тектонических плит в результате землетрясений и извержений вулканов;
  • улучшения прогнозирования природных опасностей.

Аномалии притягивают туристов

Мы живем в эпоху, когда почти все в мире имеют мгновенный доступ к информации. Несмотря на то что каждый при желании может узнать все, что захочет, есть в мире странности, и их немало, которые остаются загадкой, одной из таковых и является гравитационная аномалия.

Есть на планете места, способные удивлять, где природные силы тяжести не работают, где теряется чувство равновесия, где автомобиль может катиться в гору и так далее. Подобные явления действительно рассматриваются как неправильные с позиции мышления человека.

Такие загадочные места можно встретить по всему миру, правда, не все из них могут располагаться в вихрях паранормальной активности, но некоторые определенно могут стать хорошим местом остановки для уставших от дороги туристов.

Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий

Магнитные аномалии в основном генерируются вариациями кристаллического фундамента и магматического материала. Большинство отложений можно рассматривать как магнитно-прозрачные, то есть имеющие незначительную восприимчивость.

Читайте также:  Налог за землю в забайкальском крае

Таким образом, магнитные интерпретации данных могут быть полезным и продуктивным способом исследования самых глубоких и часто наиболее фундаментальных структур.

Гравитационная аномалия на озере или земле может быть связана с контрастом плотностей подповерхностных слоев (глубинных проникновений, разломов, границами бассейнов рек и так далее).

Что значит «ГА»?

Гравитационная аномалия, «ГА» сокращенно, является общим термином для описания случаев фиксирования не совсем обычных показателей гравитационного поля. Это определение объясняет моменты, возникающие в случаях противоречия между общепринятой математической моделью гравитационной теории и другой стороной, не укладывающейся в общие рамки физической природы гравитационного взаимодействия.

Практическое значение

Изучение характеристик и свойств гравитационного поля Земли играет важную роль и находит практическое применение во многих отраслях хозяйства. Существует целое научное направление — гравиметрия, которая стоит в одном ряду с другими науками о Земле (геология, геодезия, космонавтика, океанография, сейсмология и другие). Предмет ее изучения — и гравитационная аномалия в том числе.

Аномалии силы тяжести

Изменения силы тяжести, которые связаны с таким свойством земной поверхности, как неоднородность плотности, не имеют очевидной закономерности и указывают на определенное отклонение значений от общепринятых, именуются аномалиями силы тяжести. Как правило, разница между нормальной и ненормальной гравитацией минимальна. Однако даже незначительные отклонения помогают лучше изучать свойства земной коры, а также осуществлять поиск полезных ископаемых.

Гравитационная аномалия возникает как на поверхности Земли, так и в ее недрах. Важным внешним фактором при этом является рельеф. Что касается подземных причин, то к ним относят движения слоев по вертикали и горизонтали, а также изменения плотностного состава этих слоев. Такое явление, как гравитационная аномалия, имеет важное значение в геологии. Методы гравиметрии широко используются во время поиска месторождений железной руды, нефти и газа.

С каждым годом появляется все больше информации об аномальных местах на планете. Это места, где каким-то чудесным образом исчезает сила тяжести, мячик или разлитая вода начинают подниматься вверх по склону или происходят другие чудеса, которые не поддаются никакой логике.

Наиболее известными являются Бейт-Шемеш в Израиле, ущелье Дьявола в Иордании, перевал в Ладхаке (Индия), а также гравитационные аномалии в России, вблизи деревушки Галашки Невьянского района на Среднем Урале, где был обнаружен ручеек с необычным течением.

Что же происходит на самом деле? Все ли аномальные места таковыми являются? Многие из них имеют что-то общее, а именно:

  • В основном такие зоны располагаются в гористой местности.
  • Большая часть находится в субтропиках.
  • Характерной чертой являются сравнительно небольшие размеры, если это дорога, то протяженность аномального участка не превышает, как правило, 600 м.

В чем фокус?

Гравитационные аномалии в системе Земля и Луна обоснованы с научной точки зрения, их взаимосвязь можно наблюдать, например, при помощи приливов.

А что касается многочисленных мест, где силы притяжения работают наперекосяк? Неужели все то, что кажется непонятным, является ненормальным? Возьмем пример с горной дорогой одной аномальной зоны. Подъем наверх оказывается легче, чем спуск вниз. Так почему же спускаться так тяжело? Это потому, что тело обмануть очень трудно, в отличие от глаз. Трудно поверить, но большинство загадочных природных явлений — это всего лишь оптические иллюзии.

Гравитационные поля могут оказывать значительное воздействие, что может проявляться в функциональных сбоях всевозможной техники. Например, на часах внезапно останавливаются или начинают двигаться в противоположном направлении стрелки, разряжаются телефоны, выключается фототехника и так далее. Все искажения времени и пространства нужно воспринимать более широко, а не только на уровне материальных проявлениях рефлекторного характера.

Источник

Adblock
detector