A gravitáció vagy a potenciál vonzerejének értékét az anyag eloszlása határozza meg a Földön vagy más égitesten belül. Viszont ahogy fentebb látható, az anyag eloszlása határozza meg annak a felületnek az alakját, amelyen a potenciál állandó. A gravitáció és a potenciál mérése tehát elengedhetetlen mind a geodéziához, amely a Föld alakjának tanulmányozása, mind a geofizikához, annak belső szerkezetének tanulmányozásához. A geodézia és a globális geofizika szempontjából a legjobb, ha a mesterséges műholdak pályájából származó potenciált mérjük. A gravitáció felületi mérése a legjobb a helyi geofizika számára, amely a hegyek és óceánok felépítésével és az ásványok felkutatásával foglalkozik.
A gyorsulás g kb1/kettő1 százaléka a Föld felszínén, az Egyenlítőnél másodpercenként kb. 9,78 méter / másodperc, a pólusoknál pedig körülbelül 9,83 méter / másodperc. Ezen széles körű variáció mellett néhány rész lokális variációi a 10-ben6.vagy kisebbeket a földkéreg sűrűségének, valamint a tengerszint feletti magasságnak a változásai okozzák.
A gravitációs potenciál a Föld felszínén elsősorban a Föld tömegének és forgásának köszönhető, de a távoli Nap és a Hold . Ahogy a Föld forog, ezek a kis hozzájárulások bármely helyen változnak az idő függvényében, és így a helyi értéke g kissé változik. Ezek a napi és félnapos árapályváltozások. A legtöbb célból csak a gravitáció időbeli változását kell tudni egy adott helyen, vagy a gravitáció helyenként történő változását; akkor az árapályváltozás eltávolítható. Ennek megfelelően szinte minden gravitációs mérés relatív mérés a helyenként vagy időről időre történő különbségekről.
Mivel a gravitáció változásai jóval kevesebb, mint 1 méter másodpercenként másodpercenként, célszerű kisebb egységet használni a relatív mérésekhez. A gal (a Galilei nevet viseli) erre a célra került elfogadásra; a gal másodpercenként másodpercenként százméter. A leggyakrabban használt egység a milligal, amely 10-nek felel meg−5méter másodpercenként másodpercenként - vagyis az átlagos értékének körülbelül egymillió része g .
A gravitáció abszolút mérésének két alapvető módját dolgozták ki: az objektum szabad esésének időzítését és a mozgás valamilyen módon korlátozott test gravitációja alatt, szinte mindig a inga . 1817-ben Henry Kater angol fizikus, Friedrich Wilhelm Bessel német csillagász munkájára építve elsőként fordított ingát használt a g . Ha a merev inga lengési periódusai kb alternatív a támaszpontok megegyeznek, akkor e két pont elválasztása megegyezik az azonos periódus egyenértékű egyszerű inga hosszával. Gondos konstrukcióval Kater nagyon pontosan meg tudta mérni az elválasztást. Az úgynevezett reverzibilis ingát abszolút gravitációs mérésekhez használták Kater napjától az 1950-es évekig. Azóta az elektronikus műszerek lehetővé tették a nyomozók számára, hogy nagy pontossággal mérjék a test fél másodperces szabad leesési idejét (nyugalmi helyzetből) egy méteren keresztül. A fény interferenciájának segítségével rendkívül pontos helyzetméréseket is lehet végezni. Következésképpen a szabad esés közvetlen mérései helyettesítették az inga abszolút gravitációs mérését.
Manapság a lézerek jelentik az interferométerek fényforrását, míg a leeső tárgy egy retroreflektor, amely visszaviszi magára a fénysugarat. A leeső tárgy időzíthető egyszerű lefelé irányuló mozgással, vagy előre vetíthető, és időzíthető a felfelé és lefelé vezető úton. Az ilyen készülékek hordozható változatait különböző helyszíneken alkalmazták, hogy megalapozzák a gravitációs különbségek mérését az egész Földön. Az elérhető pontosság körülbelül egy része a 10-nek8..
világháború 2 szövetségesek és tengely
Újabban az interferométerek, amelyek fény helyett atomnyalábokat használnak, abszolút meghatározzák a gravitációt. Interferencia zajlik azon atomok között, amelyek különböző gravitációs potenciálnak vannak kitéve, és így eltérő energiájúak és hullámhosszúak. Az eredmények összehasonlíthatók a szabad zuhanásban lévő testek eredményeivel.
Newton idejétől kezdve a gravitációs különbségek (szigorúan a gravitációs értékek arányai) mérését ugyanazon inga különböző helyekre történő időzítésével végezték. Az 1930-as évek során azonban statikus graviméterek helyettesítették az ingákat kis gravitációs tartományokban. Ma, szabadesés mérésekkel az inga minden szempontból elavulttá vált.
A rugós graviméterek kiegyensúlyozzák a gravitációs erő tömegét a gravitációs mezőben, amelyet mérni kell a rugó rugalmas erejével. Vagy megmérik a rugó meghosszabbítását, vagy egy szervo rendszer állítja vissza állandó értékre. A nagy érzékenységet elektronikus vagy mechanikus eszközökkel érik el. Ha egy vékony huzalt feszítenek rá a felakasztott tömeg, akkor a huzal feszültsége, és ezért a keresztirányú rezgések gyakorisága a tömegre gyakorolt gravitációs erővel változik. Az ilyen rezgő vonós gravimétereket eredetileg tengeralattjárókban fejlesztették ki, és később az Apollo 17 űrhajósai a Holdon alkalmazták leszállásuk gravitációs felmérését. Egy másik viszonylag friss fejlemény a szupravezető graviméter, egy olyan eszköz, amelyben a mágnesesen lebegtetett szupravezető gömb helyzetét érzékelik a g . A modern graviméterek érzékenysége jobb lehet, mint 0,005 milligal, a szórás A feltárási felmérések megfigyelésének 0,01–0,02 milligal nagysága van.
az egyesült államoktól eltekintve
A graviméterrel mért gravitációs különbségeket egészen önkényes egységekben kapjuk meg - például osztott számlapon lévő osztásokban. Ezeknek az egységeknek és a milliligáknak a kapcsolatát csak úgy lehet meghatározni, hogy a műszert leolvassuk olyan pontokon, ahol g abszolút vagy relatív inga mérések eredményeként ismert. Továbbá, mivel egy műszernek nem lesz teljesen lineáris válasza, az ismert pontoknak át kell fedniük azt a teljes gravitációs tartományt, amelyen a gravimétert használni kell.
Mivel g gyorsulás, a mozgó járműből történő mérés problémája, és ezért a Földhöz képest gyorsul, számos alapvető problémát vet fel. A tengeralattjárókról inga-, rezgő- és rugós-graviméteres megfigyeléseket végeztek; girostabilizált platformok alkalmazásával a felszíni hajókból relatív gravitációs méréseket hajtottak végre és készítenek néhány milligálhoz közelítő pontossággal. Kísérleti méréseket hajtottak végre különféle gravitációs érzékelőkkel rögzített szárnyú repülőgépeken, valamint helikoptereken.
Az összes rendelkezésre álló abszolút és relatív mérés kombinálásának eredményeként ma már nagy pontossággal meg lehet kapni a legvalószínűbb gravitációs értékeket nagy számú helyen. Az 1960-as években megkezdett gravimetriai munkák csúcspontja egy világméretű gravitációs referenciarendszer volt, amelynek pontossága legalább 107(0,1 milligal vagy annál jobb).
A földfelszínen mért gravitációs érték tényezők kombinációjának eredménye:
egy hal úszóhólyagja
A legtöbb geofizikai felmérés célja az utóbbiak elkülönítése a geológiai szerkezet értelmezése érdekében. Ezért szükséges figyelembe venni a többi tényezőt. Az első két tényező a gravitáció szélességi fokának variációját jelenti, amely kiszámítható a Föld feltételezett alakjára. A harmadik tényező, amely a gravitáció csökkenése a magassággal, a Föld közepétől megnövekedett távolság következtében, -0,3086 milligal / méter. Ez az érték azonban azt feltételezi, hogy a nulla sűrűségű anyag elfoglalja a megfigyelési pont és a tengerszint közötti teljes teret, ezért szabad levegő korrekciós tényezőnek nevezik. A gyakorlatban figyelembe kell venni a kőzet tömegét, amely ezt a teret részben vagy egészben elfoglalja. Egy olyan területen, ahol a domborzat viszonylag lapos, ezt általában egy an jelenlétének feltételezésével számítják ki végtelen az állomás magasságával megegyező vastagságú födém h és megfelelő sűrűségű σ; értéke +0,04185 σ h milligal méterenként. Ezt általában Bouguer-korrekciós tényezőnek nevezik.
Terep- vagy topográfiai korrekciók is alkalmazhatók a felületi domborzat miatti vonzerők figyelembe vételéhez, ha ismert a felszíni kőzetek sűrűsége. Az árapályhatások (az amplitúdók kisebbek, mint 0,3 milligal) kiszámíthatók és megengedhetők.
Noha az Apollo-asztronauták gravimétert használtak a holdraszállási helyükön, a Hold és a bolygók gravitációs vonzereiről szóló legtöbb tudományos ismeretet azok körül megfigyelt vagy a közelében keringő űrhajók gyorsulására gyakorolt hatásuk megfigyeléséből nyerték. A rádiókövetés lehetővé teszi az űrhajók gyorsulásának nagyon pontos meghatározását, és az eredmények kifejezhetők akár kifejezésekként gömb harmonikusok sorozatában, akár a gravitáció variációiként a felszínen. Csakúgy, mint a Föld esetében, a gömb harmonikusok is hatékonyabbak a bruttó szerkezet tanulmányozásában, míg a gravitáció variációja hasznosabb a helyi jellemzőknél. Az űrhajóknak le kell ereszkedniük a felszín közelébe, vagy hosszabb ideig a pályán kell maradniuk a helyi gravitációs variációk észlelése érdekében; ilyen adatokat a 20. század végére a Holdról, a Vénuszról, a Marsról és a Jupiterről szereztek.
A Hold sarki lapítása sokkal kisebb, mint a Földé, míg Egyenlítője sokkal elliptikusabb. A látható és rejtett struktúrák nagy, lokálisabb szabálytalanságokat is tartalmaznak. A Mars is mutat néhány nagy lokális variációt, míg a Merkúr és a Vénusz egyenlítői domborulatai nagyon csekélyek.
Ezzel szemben a nagy bolygók, amelyek mindegyike meglehetősen gyorsan forog, nagy egyenlítői domborulatokkal rendelkeznek, és gravitációjukban az egyenlítőtől a pólusig terjedő nagy növekedés dominál. A Jupiter poláris ellapulása körülbelül 10 százalék, és először Gian Domenico Cassini 1664 körüli teleszkópos megfigyelés alapján becsülte meg. Amint azt fentebb említettük, Edmond Halley később rájött, hogy a gravitációra gyakorolt megfelelő hatás megzavarja a Jupiter műholdainak pályáit (azokat, amelyeket Galilei). A gravitációs mérések eredményei döntő fontosságúak a bolygók belső tulajdonságainak megértéséhez.
Copyright © Minden Jog Fenntartva | asayamind.com