Επιστήμη για το βαρυτικό πεδίο της γης. Επιστήμη που μελετά το βαρυτικό πεδίο της γης. Βαρυτικό πεδίο της Γης

ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΤΗΣ ΓΗΣ (α. Βαρυτικό πεδίο της Γης, βαρυτικό πεδίο της Γης. N. Schwerefeld der Erde; F. champ de gravite de la Terre; και. Campo de gravedad de la tierra) - πεδίο δύναμης λόγω της έλξης των μαζών και της φυγόκεντρης δύναμης, που προκύπτει λόγω της καθημερινής περιστροφής της Γης. επίσης ασήμαντα εξαρτάται από την έλξη της Σελήνης και του Sunλιου και άλλων ουράνιων σωμάτων και γήινων μαζών. Το βαρυτικό πεδίο της Γης χαρακτηρίζεται από τη δύναμη της βαρύτητας, το δυναμικό της δύναμης της βαρύτητας και τα διάφορα παράγωγά της. Το δυναμικό έχει τη διάσταση m2 .s -2, η μονάδα μέτρησης των πρώτων παραγώγων του δυναμικού (συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας) στη βαρυμετρία είναι χιλιοστά (mGal), ίση με 10 -5 ms -2, και για τα δεύτερα παράγωγα -etvesh (Ε, Ε) ίσο με 10 -9 .s -2.

Τιμές των κύριων χαρακτηριστικών του βαρυτικού πεδίου της Γης: δυναμικό βαρύτητας στο επίπεδο της θάλασσας 62636830 m 2 .s -2; η μέση βαρύτητα στη Γη είναι 979,8 Gal. μείωση της μέσης βαρύτητας από τον πόλο στον ισημερινό 5200 mGal (συμπεριλαμβανομένης της ημερήσιας περιστροφής της Γης 3400 mGal) · η μέγιστη ανωμαλία της βαρύτητας στη Γη είναι 660 mGal. κανονική κατακόρυφη κλίση βαρύτητας 0,3086 mGal / m. η μέγιστη απόκλιση της γραμμής της γης είναι 120 ", το εύρος των περιοδικών σεληνιακών διακυμάνσεων στη δύναμη της βαρύτητας είναι 0,4 mGal. το πιθανό μέγεθος της κοσμικής αλλαγής στη δύναμη της βαρύτητας<0,01 мГал/год.

Το μέρος του δυναμικού της βαρύτητας που οφείλεται μόνο στη βαρύτητα της Γης ονομάζεται γεωπονητικό. Για την επίλυση πολλών παγκόσμιων προβλημάτων (μελέτη του σχήματος της Γης, υπολογισμός των τροχιών των δορυφόρων κ.λπ.), το γεωπυρηνικό παριστάνεται με τη μορφή επέκτασης σε σφαιρικές συναρτήσεις. Τα δεύτερα παράγωγα του δυναμικού βαρύτητας μετρώνται με βαθμονόμετρα βαρύτητας και μεταβλητόμετρα. Υπάρχουν αρκετές επεκτάσεις του γεω -δυναμικού που διαφέρουν στα αρχικά δεδομένα παρατήρησης και στους βαθμούς διαστολής.

Συνήθως το βαρυτικό πεδίο της Γης αντιπροσωπεύεται ως αποτελείται από 2 μέρη: κανονικό και ανώμαλο. Το κύριο - το κανονικό μέρος του πεδίου αντιστοιχεί στο σχηματικό μοντέλο της Γης με τη μορφή ελλειψοειδούς περιστροφής (κανονική Γη). Είναι συμβατό με την πραγματική Γη (τα κέντρα μάζας, οι τιμές μάζας, οι γωνιακές ταχύτητες και οι άξονες της καθημερινής περιστροφής συμπίπτουν). Η επιφάνεια μιας κανονικής Γης θεωρείται ότι είναι επίπεδη, δηλ. το δυναμικό της βαρύτητας σε όλα τα σημεία του έχει την ίδια τιμή (βλέπε γεωειδές). η δύναμη της βαρύτητας κατευθύνεται προς αυτήν κατά μήκος του φυσιολογικού και αλλάζει σύμφωνα με έναν απλό νόμο. Στη βαρυμετρία, ο διεθνής τύπος για την κανονική βαρύτητα χρησιμοποιείται ευρέως:

g (p) = 978049 (1 + 0.0052884 sin 2 p - 0.0000059 sin 2 2p), mGal.

Σε άλλες σοσιαλιστικές χώρες, ο τύπος του F.R. Helmert χρησιμοποιείται κυρίως:

g (p) = 978030 (1 + 0.005302 sin 2 p - 0.000007 sin 2 2p), mGal.

Από τη δεξιά πλευρά και των δύο τύπων, αφαιρείται 14 mGal για να ληφθεί υπόψη το σφάλμα στην απόλυτη βαρύτητα, το οποίο διαπιστώθηκε ως αποτέλεσμα πολλαπλών μετρήσεων της απόλυτης βαρύτητας σε διαφορετικά σημεία. Προέρχονται άλλοι παρόμοιοι τύποι, οι οποίοι λαμβάνουν υπόψη τις αλλαγές στην κανονική βαρύτητα λόγω της τριαξονικότητας της Γης, της ασυμμετρίας του βόρειου και νότιου ημισφαιρίου της κ.λπ. Η διαφορά μεταξύ της μετρημένης και της κανονικής βαρύτητας ονομάζεται ανωμαλία βαρύτητας (βλ. Γεωφυσική ανωμαλία). Το ανώμαλο τμήμα του βαρυτικού πεδίου της Γης είναι μικρότερο σε μέγεθος από το κανονικό και αλλάζει με πολύπλοκο τρόπο. Καθώς οι θέσεις της Σελήνης και του Sunλιου σε σχέση με τη Γη αλλάζουν, συμβαίνει μια περιοδική παραλλαγή του βαρυτικού πεδίου της Γης. Αυτό προκαλεί παλιρροιακές παραμορφώσεις της Γης, συμπεριλαμβανομένων. παλιρροιες στη θαλασσα. Υπάρχουν επίσης μη παλιρροιακές αλλαγές στο βαρυτικό πεδίο της Γης στο χρόνο, οι οποίες προκύπτουν λόγω της ανακατανομής των μαζών στο εσωτερικό της Γης, των τεκτονικών κινήσεων, των σεισμών, των ηφαιστειακών εκρήξεων, της κίνησης του νερού και των ατμοσφαιρικών μαζών, των μεταβολών της γωνιακής ταχύτητας και των στιγμιαίων άξονα της καθημερινής περιστροφής της Γης. Πολλές τιμές μη παλιρροιακών αλλαγών στο βαρυτικό πεδίο της Γης δεν τηρούνται και εκτιμώνται μόνο θεωρητικά.

Με βάση το βαρυτικό πεδίο της Γης, προσδιορίζεται ένα γεωειδές που χαρακτηρίζει τη βαρυμετρική μορφή της Γης, σε σχέση με την οποία ορίζονται τα ύψη της φυσικής επιφάνειας της Γης. Το βαρυτικό πεδίο της Γης σε συνδυασμό με άλλα γεωφυσικά δεδομένα χρησιμοποιείται για τη μελέτη του μοντέλου της ακτινικής κατανομής της πυκνότητας της Γης. Με βάση αυτό, εξάγονται συμπεράσματα για την υδροστατική κατάσταση ισορροπίας της Γης και για τις καταπονήσεις που σχετίζονται με αυτό

g (p) = 978049 (1 + 0.0052884 sin 2 p - 0.0000059 sin 2 2p), mGal.

Σε άλλες σοσιαλιστικές χώρες, ο τύπος του F.R. Helmert χρησιμοποιείται κυρίως:

g (p) = 978030 (1 + 0.005302 sin 2 p - 0.000007 sin 2 2p), mGal.

Η μελέτη του βαρυτικού πεδίου της Γης δεν είναι μόνο επιστημονική, αλλά και μεγάλη πρακτική σημασία για πολλούς κλάδους της εθνικής οικονομίας της Ρωσίας. Ως ανεξάρτητη επιστημονική κατεύθυνση, η βαρυμετρία αποτελεί επίσης αναπόσπαστο μέρος άλλων πολύπλοκων επιστημών της Γης, όπως η φυσική της Γης, η γεωλογία, η γεωδαισία και η αστροναυτική, η ωκεανογραφία και η πλοήγηση, η σεισμολογία και η πρόβλεψη.

Όλες οι αρχικές έννοιες της βαρυμετρίας βασίζονται στις διατάξεις της κλασικής Νευτώνειας μηχανικής. Κάτω από τη δράση της βαρύτητας, όλοι βιώνουν μια επιτάχυνση g Συνήθως, δεν ασχολούνται με τη δύναμη της βαρύτητας, αλλά με την επιτάχυνσή της, η οποία είναι αριθμητικά ίση με τη δύναμη του πεδίου σε ένα δεδομένο σημείο. Οι αλλαγές στη βαρύτητα εξαρτώνται από την κατανομή των μαζών στη Γη. Υπό την επίδραση αυτής της δύναμης, δημιουργήθηκε η σύγχρονη μορφή (σχήμα) της Γης και η διαφοροποίησή της συνεχίζεται σε γεωσφαίρες διαφορετικής σύνθεσης και πυκνότητας. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται στη βαρυμετρία για τη μελέτη γεωλογικών. Οι αλλαγές στη δύναμη της βαρύτητας που σχετίζονται με τις ανομοιογένειες του φλοιού της γης, οι οποίες δεν έχουν εμφανές, ορατό μοτίβο και προκαλούν απόκλιση των τιμών της δύναμης της βαρύτητας από το φυσιολογικό, ονομάζονται ανωμαλίες της δύναμης της βαρύτητας. Αυτές οι ανωμαλίες δεν είναι μεγάλες. Οι τιμές τους κυμαίνονται μέσα σε αρκετές μονάδες 10-3 m / s 2, που είναι το 0,05% της συνολικής τιμής της δύναμης της βαρύτητας και μια τάξη μεγέθους μικρότερη από την κανονική μεταβολή της. Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές έχουν ενδιαφέρον για τη μελέτη του φλοιού της γης και την αναζήτηση.

Οι βαρυτικές ανωμαλίες προκαλούνται τόσο από τις μάζες που προεξέχουν στην επιφάνεια (βουνά) όσο και από τη διαφορά στις πυκνότητες μάζας στο εσωτερικό της Γης. Η επίδραση των εξωτερικών ορατών μαζών υπολογίζεται αποκλείοντας τις διορθώσεις από τις ληφθείσες ανωμαλίες. Αλλαγές στις πυκνότητες μπορούν να συμβούν τόσο λόγω της ανύψωσης και της μείωσης των στρωμάτων, όσο και λόγω των αλλαγών στις πυκνότητες μέσα στα ίδια τα στρώματα. Επομένως, οι ανωμαλίες της βαρύτητας αντανακλούν τόσο τις δομικές μορφές όσο και την πετρογραφική σύνθεση πετρωμάτων σε διάφορα στρώματα του φλοιού της γης. Οι πυκνότητες στο φλοιό διαφοροποιούνται τόσο κάθετα όσο και οριζόντια. Η πυκνότητα αυξάνεται με βάθος από 1,9-2,3 g / cm 3 στην επιφάνεια σε 2,7-2,8 g / cm 3 στο επίπεδο του κάτω ορίου του φλοιού και φτάνει τα 3,0-3,3 g / cm 3 στον άνω μανδύα της περιοχής.

Η ερμηνεία των ανωμαλιών της βαρύτητας στη γεωλογία έχει ιδιαίτερη σημασία. Άμεσα ή έμμεσα, η βαρύτητα εμπλέκεται σε όλα. Τέλος, οι ανωμαλίες της βαρύτητας, λόγω της φυσικής τους φύσης και των μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό τους, καθιστούν δυνατή τη ταυτόχρονη μελέτη κάθε ανομοιογένειας πυκνότητας της Γης, οπουδήποτε και σε τι βάθος βρίσκονται. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση δεδομένων βαρύτητας για την επίλυση γεωλογικών προβλημάτων που είναι πολύ διαφορετικά σε κλίμακα και βάθος. Η βαρυμετρική τοπογραφία χρησιμοποιείται ευρέως στην αναζήτηση και εξερεύνηση κοιτασμάτων μεταλλεύματος και δομών πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Ο ρόλος και η σημασία των δεδομένων βαρύτητας στη μελέτη των βαθιών σεισμικών δεδομένων έχει αυξηθεί ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, όταν όχι μόνο το Kola, αλλά και άλλα βαθιά και υπερβολικά πηγάδια, συμπεριλαμβανομένων των ξένων (Oberpfalz V, Gravberg V, κ.λπ.) επιβεβαιώνουν τα αποτελέσματα της γεωλογικής ερμηνείας των βαθιών σεισμικών δεδομένων.

Για τη γεωλογική ερμηνεία των ανωμαλιών της βαρύτητας σε γεωμορφολογικά έντονα διαφορετικές περιοχές, ιδιαίτερο ρόλο παίζει η επιλογή της πιο δικαιολογημένης μείωσης της βαρύτητας, αφού, για παράδειγμα, σε ορεινές περιοχές, οι ανωμαλίες Faya και Bouguer διαφέρουν απότομα όχι μόνο σε ένταση, αλλά ακόμη και σε ένδειξη. Για τα ηπειρωτικά εδάφη, η πιο αναγνωρισμένη είναι η μείωση Bouguer με πυκνότητα του ενδιάμεσου στρώματος 2,67 g / cm 3 και με διόρθωση για την επίδραση της τοπογραφίας της επιφάνειας σε ακτίνα 200 km

Τα υψόμετρα της επιφάνειας της γης, καθώς και τα βάθη του βυθού των θαλασσών και των ωκεανών, μετρώνται από την επιφάνεια του οιονεί (επίπεδο θάλασσας). Ως εκ τούτου, για να ληφθεί πλήρως υπόψη η βαρυτική επίδραση του σχήματος της Γης, είναι απαραίτητο να εισαχθούν δύο διορθώσεις: η διόρθωση του Bruns για τις αποκλίσεις του σχήματος της Γης από το κανονικό ελλειψοειδές της Γης ή μια σφαίρα περιστροφής, καθώς και τοπογραφική και υδροτοπογραφική διορθώσεις για τις αποκλίσεις της επιφάνειας της στερεάς γης από το επίπεδο της θάλασσας.

Οι ανωμαλίες της βαρύτητας χρησιμοποιούνται ευρέως στην επίλυση ποικίλων γεωλογικών προβλημάτων. Οι ιδέες για τη βαθιά γεωλογική φύση των βαρυτικών ανωμαλιών τόσο μεγάλων και ετερογενών σε ολόκληρη τη Ρωσία θα αλλάξουν σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τις θεωρητικές έννοιες του σχηματισμού και της τεκτονικής εξέλιξης της Γης που ελήφθησαν ως βάση τους. Μια σαφής σύνδεση των ανωμαλιών της βαρύτητας στο Bouguer και των υδροτοπογραφικών μειώσεων με την τοπογραφία της ημέρας και με τα βάθη της θάλασσας, όταν οι ορεινές δομές αντιστοιχούν σε έντονα ελάχιστα, και στις θάλασσες - στο μέγιστο της βαρύτητας, έχει από καιρό σημειωθεί από τους ερευνητές και έχει χρησιμοποιήθηκε ευρέως για τη μελέτη ισοστασίας, συσχέτισης ανωμαλιών βαρύτητας με βαθιά σεισμικά ηχητικά δεδομένα. και τη χρήση του για τον υπολογισμό του "πάχους" του φλοιού της γης σε σεισμικά ανεξερεύνητες περιοχές. Οι μειώσεις του Bouguer και η υδροτοπογραφία καθιστούν δυνατή την απομάκρυνση της επίδρασης των ανομοιογενειών της γνωστής πυκνότητας της Γης και έτσι την ανάδειξη των βαθύτερων συστατικών του πεδίου. Ο παρατηρούμενος συσχετισμός με την ανακούφιση των ανωμαλιών της βαρύτητας κατά τη διάρκεια της ημέρας τονίζει ότι η ισοστασία ως φυσικό φαινόμενο ευθύνεται για το γεγονός ότι όχι μόνο το ανάγλυφο, αλλά και όλες οι ανομοιογένειες πυκνότητας της Γης είναι αμοιβαία ισορροπημένες με τη μορφή ζωνών σχετικά υψηλών και χαμηλής πυκνότητας, συχνά εναλλασσόμενες επανειλημμένα με το βάθος και αμοιβαία αντισταθμίζοντας το ένα το άλλο. Σύγχρονα δεδομένα για τις ρεολογικές ιδιότητες της Γης με τη λιθο- και την αθηνόσφαιρα της, έντονα διαφορετικές ως προς την ελαστικότητα και, κατά συνέπεια, την κινητικότητά τους, καθώς και την τεκτονική στοιβάδα του φλοιού της γης, με πιθανή παρουσία σε αυτήν πολυστρωματικής μεταφοράς της Γης βαθιά ύλη, υποδεικνύουν γεωλογικά στιγμιαία χαλάρωση φορτίων ... Επομένως, στη Γη, τόσο τώρα όσο και πριν, όλες οι ανώμαλες μάζες οποιουδήποτε μεγέθους και βάθους εμφανίστηκαν και συνεχίζουν να αποζημιώνονται ισοστατικά, ανεξάρτητα από το πού βρίσκονταν και σε όποια μορφή και αν εκδηλώνονταν. Και αν νωρίτερα προσπάθησαν να εξηγήσουν τα πλάτη και τα σημάδια των βαρυτικών ανωμαλιών μόνο με αλλαγές στο συνολικό πάχος του φλοιού της γης και υπολόγισαν για το σκοπό αυτό τους συντελεστές του συσχετισμού του με την τοπογραφία της ημέρας ή με βαρυτικές ανωμαλίες, τότε οι επόμενες όλο και περισσότερο λεπτομερής σεισμική μελέτη του φλοιού της γης και του άνω μανδύα, η χρήση μεθόδων σεισμικής τομογραφίας έδειξε ότι οι πλευρικές σεισμικές και, κατά συνέπεια, οι ανομοιογένειες πυκνότητας είναι χαρακτηριστικές όλων των επιπέδων διαφοροποίησης των βαθιών μαζών της Γης, δηλ. όχι μόνο ο φλοιός της γης, αλλά και ο άνω και κάτω μανδύας, ακόμη και ο πυρήνας της Γης.

Οι ανωμαλίες του πεδίου βαρύτητας αλλάζουν κατά τεράστια ποσότητα - πάνω από 500 mGal - από –245 σε +265 mGal, σχηματίζοντας ένα σύστημα διαφορετικών μεγεθών και εντάσεων παγκόσμιων, περιφερειακών και πιο τοπικών ανωμαλιών βαρύτητας που χαρακτηρίζουν τον φλοιό, τον φλοιό -μανδύα και τον κατάλληλο μανδύα επίπεδα ανομοιογένειας της πλευρικής πυκνότητας της Γης. Το ανώμαλο βαρυτικό πεδίο αντανακλά τη συνολική επίδραση των βαρυτικών μαζών που βρίσκονται σε διαφορετικά βάθη και στον άνω μανδύα. Έτσι, η δομή των ιζηματογενών λεκανών εκδηλώνεται καλύτερα σε ένα ανώμαλο βαρυτικό πεδίο παρουσία επαρκούς διαφοροποίησης πυκνότητας σε περιοχές όπου εμφανίζονται βράχια του κρυσταλλικού υπογείου σε μεγάλα βάθη. Η βαρυτική επίδραση των ιζηματογενών πετρωμάτων σε περιοχές με ρηχό υπόγειο είναι πολύ πιο δύσκολο να παρατηρηθεί, δεδομένου ότι αποκρύπτεται από την επίδραση των χαρακτηριστικών του υπογείου. Οι περιοχές με μεγάλο "στρώμα γρανίτη" διακρίνονται από αρνητικές βαρυτικές ανωμαλίες. Οι εκροές γρανιτένιων μαζών στην επιφάνεια χαρακτηρίζονται από τα ελάχιστα της δύναμης της βαρύτητας. Στο ανώμαλο πεδίο βαρύτητας, τα όρια μεμονωμένων μπλοκ είναι σαφώς ορατά σε ζώνες μεγάλων διαβαθμίσεων και μέγιστων ζωνών της δύναμης της βαρύτητας. Εντός των πλατφορμών και των διπλωμένων περιοχών, διακρίνονται μικρότερες δομές, διογκώσεις και προκαταρκτικοί.

Οι πιο παγκόσμιες ανωμαλίες της βαρύτητας, που χαρακτηρίζουν τις ανομοιογένειες του κατάλληλου επιπέδου μανδύα (ασθενόσφαιρα), είναι τόσο μεγάλες που μόνο τα οριακά τους μέρη εισέρχονται στα όρια της εξεταζόμενης επικράτειας της Ρωσίας, εντοπίζοντας πολύ πέρα από τα όριά της, όπου η έντασή τους αυξάνεται σημαντικά. Μια μεμονωμένη ζώνη του μέγιστου βάρους της Μεσογείου συμπίπτει με τη λεκάνη και περιορίζεται από τα βόρεια με ένα μικρό αλπικό ελάχιστο βαρύτητας, και στα ανατολικά από ένα πολύ έντονο και τεράστιο ασιατικό ελάχιστο βαρύτητας, που αντιστοιχεί σε ολόκληρη την ασιατική υπερ-διόγκωση της Γης, καλύπτοντας τις ορεινές δομές της Κεντρικής και Υψηλής Ασίας από και, κατά συνέπεια, από το Τιέν Σαν στο βορειοανατολικό σύστημα εσωτερικών καταθλίψεων (Όρντος, Σιτσουάν κ.λπ.). Αυτό το παγκόσμιο ασιατικό ελάχιστο της βαρύτητας μειώνεται στην έντασή του και μπορεί να εντοπιστεί περαιτέρω στο έδαφος της Βορειοανατολικής Ρωσίας (ορεινές δομές, Transbaikalia, Verkhoyansk-Chukotka) και η παραφυάδα του καλύπτει σχεδόν ολόκληρη την περιοχή της Σιβηρίας Πλατφόρμα Precambrian, που ενεργοποιήθηκε τον τελευταίο καιρό, ως σύνολο ασήμαντα υπερυψωμένο (έως 500-1000 μ.) Σιβηρικό οροπέδιο.

Βρίσκεται μια λογική εξήγηση και διαφορετικά σημάδια αυτών των ανωμαλιών, αν λάβουμε υπόψη ότι η ζώνη που λιώνει, καθώς ανεβαίνει στην επιφάνεια του αστενολίθου, αφήνει πίσω σε κάθε επίπεδο λιωμένους βράχους, που είναι σχετικά πυκνότεροι από τα στρώματα που τους περικλείουν πλευρικά. Επομένως, στο πεδίο της βαρύτητας, ολόκληρο το άθροισμα τέτοιων λιωμένων πετρωμάτων δημιουργεί ένα συνολικό μέγιστο βαρύτητας και ακόμη και η παρουσία λιωμένων «στρωμάτων» (ζώνες ταχύτητας και αντιστροφής πυκνότητας) σε αυτό δεν θα αλλάξει τα γενικά χαρακτηριστικά του, όπως είναι παρατηρούνται στα οριακά μέρη της Αρκτικής -Ατλαντικού και του Ειρηνικού παγκόσμια μέγιστα επίπεδα βαρύτητας.

Οι ανώμαλες μάζες που δημιουργούν το παγκόσμιο ελάχιστο της Κεντρικής Ασίας βρίσκονται πιθανότατα σε ακόμη μεγαλύτερο βάθος, με αποτέλεσμα η σχηματιζόμενη ζώνη τήξης να οδηγήσει σε αύξηση του όγκου μόνο βαθιών μαζών και, κατά συνέπεια, στο σχηματισμό στην επιφάνεια του μια μοναδική γιγαντιαία ασιατική μεγάλη διόγκωση της Γης και την παρουσία ενός λιωμένου φακού σε βάθος, Προφανώς, προκάλεσε τον βασματοειδή μαγματισμό, μικρό σε όγκο και διάσπαρτο σε όλη αυτή την επικράτεια, τους μεσοζωικούς σωλήνες της έκρηξης σε, εξαφανισμένα τεταρτογενή ηφαίστεια στην περιοχή Αλτάι-Σαγιάν, και τέλος, πιο έντονος βασματικός μαγματισμός του ορεινού όγκου της Βαϊκάλης-Πάτομ, πολύ πέρα από το ίδιο το ρήγμα του Βαϊκάλη.

Το μεγάλο βάθος των παγκόσμιων μεγίστων και ελαχίστων βαρύτητας, που εμπίπτουν στο έδαφος της Ρωσίας, επιβεβαιώνεται από την ερμηνεία των υψών του γεωειδούς.

Η βαρύτητα, η οποία είναι επίσης έλξη ή βαρύτητα, είναι μια καθολική ιδιότητα της ύλης, την οποία κατέχουν όλα τα αντικείμενα και τα σώματα στο Σύμπαν. Η ουσία της βαρύτητας είναι ότι όλα τα υλικά σώματα έλκουν όλα τα άλλα σώματα γύρω.

Δύναμη βαρύτητας

Εάν η βαρύτητα είναι μια γενική έννοια και ποιότητα που έχουν όλα τα αντικείμενα στο Σύμπαν, τότε η βαρύτητα είναι μια ειδική περίπτωση αυτού του συνολικού φαινομένου. Η γη προσελκύει όλα τα υλικά αντικείμενα πάνω της. Χάρη σε αυτό, άνθρωποι και ζώα μπορούν να κινούνται με ασφάλεια κατά μήκος της γης, ποτάμια, θάλασσες και ωκεανοί μπορούν να παραμείνουν στις ακτές τους και ο αέρας δεν μπορεί να πετάξει μέσα από τις ατελείωτες εκτάσεις του Διαστήματος, αλλά να σχηματίσει την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας.

Γεννιέται ένα δίκαιο ερώτημα: εάν όλα τα αντικείμενα έχουν βαρύτητα, γιατί η Γη προσελκύει ανθρώπους και ζώα στον εαυτό της και όχι το αντίστροφο; Πρώτον, προσελκύουμε επίσης τη Γη σε εμάς, απλώς σε σύγκριση με τη βαρύτητά της, η βαρύτητά μας είναι αμελητέα. Δεύτερον, η δύναμη της βαρύτητας είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα του σώματος: όσο μικρότερη είναι η μάζα του σώματος, τόσο χαμηλότερες είναι οι βαρυτικές του δυνάμεις.

Ο δεύτερος δείκτης από τον οποίο εξαρτάται η δύναμη έλξης είναι η απόσταση μεταξύ των αντικειμένων: όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μικρότερη είναι η επίδραση της βαρύτητας. Εξαιτίας αυτού, οι πλανήτες κινούνται στις τροχιές τους και δεν πέφτουν ο ένας πάνω στον άλλο.

Είναι αξιοσημείωτο ότι η Γη, η Σελήνη, ο Sunλιος και άλλοι πλανήτες οφείλουν το σφαιρικό σχήμα τους στη δύναμη της βαρύτητας. Δρα προς την κατεύθυνση του κέντρου, τραβώντας προς το μέρος του την ουσία που αποτελεί το «σώμα» του πλανήτη.

Βαρυτικό πεδίο της Γης

Το βαρυτικό πεδίο της Γης είναι ένα ενεργειακό πεδίο δύναμης που σχηματίζεται γύρω από τον πλανήτη μας λόγω της δράσης δύο δυνάμεων:

βαρύτητα;
φυγοκεντρική δύναμη, η οποία οφείλει την εμφάνισή της στην περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της (καθημερινή περιστροφή).

Δεδομένου ότι τόσο η βαρύτητα όσο και η φυγόκεντρη δύναμη ενεργούν συνεχώς, τότε το βαρυτικό πεδίο είναι ένα σταθερό φαινόμενο.

Οι βαρυτικές δυνάμεις του Sunλιου, της Σελήνης και ορισμένων άλλων ουράνιων σωμάτων, καθώς και οι ατμοσφαιρικές μάζες της Γης, ασκούν ασήμαντη επίδραση στο πεδίο.

Ο Νόμος της Βαρύτητας και ο Sir Isaac Newton

Ο Άγγλος φυσικός, Sir Isaac Newton, σύμφωνα με τον διάσημο μύθο, μια φορά που περπατούσε στον κήπο κατά τη διάρκεια της ημέρας, είδε το φεγγάρι στον ουρανό. Την ίδια στιγμή, ένα μήλο έπεσε από το κλαδί. Ο Νεύτων τότε μελετούσε τον νόμο της κίνησης και ήξερε ότι το μήλο πέφτει υπό την επίδραση του βαρυτικού πεδίου και το φεγγάρι περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από τη γη.

Και τότε η ιδέα ήρθε στο κεφάλι του μεγαλοφυούς επιστήμονα, φωτισμένη με διορατικότητα, ότι ίσως το μήλο πέφτει στη γη, υπακούοντας στην ίδια δύναμη χάρη στην οποία βρίσκεται η Σελήνη στην τροχιά της και δεν βιάζεται τυχαία σε όλο τον γαλαξία. Ανακαλύφθηκε λοιπόν ο νόμος της καθολικής βαρύτητας, είναι και ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα.

Στη γλώσσα των μαθηματικών τύπων, αυτός ο νόμος μοιάζει με αυτόν:

φά=GMm / D 2 ,

όπου φά- τη δύναμη της αμοιβαίας βαρύτητας μεταξύ δύο σωμάτων ·

Μ- η μάζα του πρώτου σώματος ·

Μ- η μάζα του δεύτερου σώματος ·

Δ 2- απόσταση μεταξύ δύο σωμάτων ·

σολ- σταθερά βαρύτητας ίση με 6,67x10 -11.

Το βαρυτικό πεδίο της Γης -αυτό είναι το πεδίο βαρύτητας. Η δύναμη της βαρύτητας ενεργεί παντού στη Γη και κατευθύνεται κατά μήκος μιας γραμμής προς την επιφάνεια του γεωειδούς, μειώνοντας σε μέγεθος από τους πόλους στον ισημερινό.

Η γη θα είχε φυσιολογικό βαρυτικό πεδίομε την προϋπόθεση ότι έχει σχήμα ελλειψοειδούς επανάστασης και ομοιόμορφη κατανομή των μαζών σε αυτό. Ωστόσο, η Γη δεν είναι ένα τέτοιο σώμα. Η διαφορά μεταξύ της ισχύος του πραγματικού βαρυτικού πεδίου και του θεωρητικού (κανονικού) πεδίου ονομάζεται ανωμαλία στη βαρύτητα.Αυτές οι ανωμαλίες προκαλούνται τόσο από διαφορετική σύνθεση υλικού και πυκνότητα πετρωμάτων, όσο και από ορατές ανωμαλίες της επιφάνειας της γης (ανάγλυφο). Ωστόσο, τα βουνά δεν προκαλούν πάντα αύξηση της δύναμης της βαρύτητας (θετική ανωμαλία), και ωκεάνιες γούρνες - έλλειψή τους (αρνητική ανωμαλία). Αυτή η κατάσταση εξηγείται ισοστασία(από τα ελληνικά. ισοστάσιος- ίσο σε

βάρος) - εξισορρόπηση των στερεών και σχετικά ελαφρών άνω οριζόντων της Γης στον βαρύτερο άνω μανδύα, ο οποίος βρίσκεται σε πλαστική κατάσταση στο στρώμα ασθενόσφαιρα.Σύμφωνα με τις σύγχρονες γεωφυσικές έννοιες, στα σπλάχνα της Γης σε ένα συγκεκριμένο βάθος (βάθος αντιστάθμισης) υπάρχει μια οριζόντια εξάπλωση των υποπιστευτικών μαζών της ύλης από τα μέρη της περίσσειάς τους στην επιφάνεια (με τη μορφή βουνών κ.λπ.) σε την περιφέρεια και την εξίσωση της πίεσης των υπερκείμενων στρωμάτων. Η ύπαρξη ασθενοσφαιρικών ρευμάτων είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ισοστατική ισορροπία του φλοιού της γης.

Όταν το παγετώδες φορτίο εμφανίζεται ή εξαφανίζεται στις περιοχές των αρχαίων και σύγχρονων παγετώνων, διαταράσσεται επίσης η ισοστατική ισορροπία. Με την αύξηση της μάζας πάγου των παγετώνων κάλυψης, ο φλοιός της γης κάμπτεται και όταν λιώνει ο πάγος, ανεβαίνει. Τέτοιες κάθετες κινήσεις του φλοιού της γης ονομάζονται στιλπνότητακαι οισόσταση(από το λατ.

παγετώνες - πάγος). Η παγετώδης καθίζηση είναι πιο έντονη κάτω από τα κεντρικά τμήματα των σύγχρονων πάγων - Ανταρκτική και Γροιλανδία, όπου το στρώμα των παγετώνων είναι λυγισμένο σε μέρη κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Οι ανυψώσεις είναι ιδιαίτερα έντονες σε περιοχές που απελευθερώθηκαν πρόσφατα από τον ηπειρωτικό πάγο (για παράδειγμα, στη Σκανδιναβία, Καναδάς), όπου οι συνολικές τους τιμές για την μεταπαγετώδη περίοδο φτάνουν αρκετές δεκάδες μέτρα. Σύμφωνα με μετρήσεις με όργανα, οι σύγχρονοι ρυθμοί ανύψωσης σε ορισμένα σημεία φτάνουν το 1 m ανά αιώνα, για παράδειγμα, στη σουηδική ακτή του Κόλπου της Βοθνίας.

Η αξία της βαρύτητας είναι εξαιρετικά υψηλή. Καθορίζει την πραγματική φιγούρα της Γης - το γεωειδές. Τα υποπιστευτικά ρεύματα στην ασθενόσφαιρα προκαλούν τεκτονικές παραμορφώσεις και κινήσεις λιθοσφαιρικών πλακών, δημιουργώντας μεγάλες μορφές ανάγλυφου της Γης. Η δύναμη της βαρύτητας καθορίζει τις βαρυτικές διαδικασίες σχηματισμού ανακούφισης: διάβρωση, κατολισθήσεις, τάλλος, κατολισθήσεις, ροές λάσπης, κίνηση παγετώνων στα βουνά κλπ. Η δύναμη της βαρύτητας καθορίζει το μέγιστο ύψος των βουνών στη Γη. Διατηρεί την ατμόσφαιρα και την υδρόσφαιρα, υπακούει στην κίνηση των μαζών αέρα και νερού. Η βαρύτητα βοηθά τους ανθρώπους και πολλά ζώα να μείνουν όρθιοι. Γεωτροπισμός- οι κινήσεις ανάπτυξης των φυτικών οργάνων υπό την επίδραση της δύναμης της βαρύτητας - καθορίζει την κατακόρυφη κατεύθυνση των στελεχών και της κύριας ρίζας. Δεν είναι χωρίς λόγο ότι η βαρυτική βιολογία, που προέκυψε στην εποχή που ο άνθρωπος άρχισε να κατοικεί στον κόσμο χωρίς βαρύτητα - τον Κόσμο, περιλαμβάνει φυτά μεταξύ των πειραματικών αντικειμένων του. Η δύναμη της βαρύτητας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν εξετάζουμε κυριολεκτικά όλες τις διαδικασίες σε ένα γεωγραφικό φάκελο. Χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η δύναμη της βαρύτητας, είναι αδύνατο να υπολογιστούν τα αρχικά δεδομένα για εκτοξεύσεις ρουκετών και διαστημικών σκαφών και η βαρυμετρική εξερεύνηση ορυκτών μεταλλεύματος και δομών πετρελαίου και αερίου είναι αδύνατη.