Mikä on geoidi?

Hän Geoidi o Maan hahmo on planeettamme teoreettinen pinta, joka määritetään valtamerten keskimääräisen tason ja melko epäsäännöllisen muodon perusteella. Matemaattisesti se määritellään maan tehokkaan gravitaatiopotentiaalin laitteiden pintaksi merenpinnan tasolla.

Koska se on kuvitteellinen (ei -aineellista) pintaa, se ylittää mantereet ja vuoret, ikään kuin kaikki valtameret olisivat kytketty vesikanavilla, jotka kulkevat maanpäällisten massojen läpi.

Kuvio 1. Geoidi. Lähde: Se.

Maa ei ole täydellinen pallo, koska sen akselin ympärillä oleva kierto tekee siitä eräänlaisen pallon, jonka pylväät ovat laaksoja ja vuoria. Siksi spheroidimuoto on edelleen epätarkka.

Sama kierto lisää keskipakovoiman, jonka tuloksena oleva tai tehokas voima ei osoita maan keskustaan, mutta siihen liittyy tietty gravitaatiopotentiaali.

Tämän maantieteellisten onnettomuuksien lisäksi luodaan tiheydessä epäsäännöllisyydet, ja siten gravitaatiovoima joillakin alueilla lakkaa ehdottomasti keskeisestä.

Siksi tutkijat alkavat C: stä. F. Gauss, joka suunnitteli alkuperäisen geoidin vuonna 1828, loi geometrisen ja matemaattisen mallin edustamaan maan pintaa suuremmalla tarkkuudella.

Tätä varten valtameren on tarkoitus levätä ilman vuorovesiä tai valtameren virtauksia ja jatkuvaa tiheyttä, joiden korkeus toimii viitteenä. Sitten katsotaan, että maan pinta aaltoilevat hellästi, nousee paikoissa, joissa paikallinen painovoima on suurempi ja uppoutuu, kun se vähenee.

Tehkäämme näissä olosuhteissa tehokkaan painovoiman kiihtyvyyden aina kohtisuoraan pintaan nähden, joiden pisteet ovat samalla potentiaalilla ja tulos on geoidi, joka on epäsäännöllinen, koska laite ei ole symmetrinen.

[TOC]

Geoid -fyysinen perusta

Geoidin muodon määrittämiseksi, joka on puhdistettu ajan myötä, tutkijat ovat suorittaneet monia toimenpiteitä ottaen huomioon kaksi tekijää:

Voi palvella sinua: mikä on nettovoima? (Esimerkkejä)

- Ensimmäinen on, että arvo g, Maapallon gravitaatiokenttä, joka vastaa painovoiman kiihtyvyyttä, Se riippuu leveysasteesta: se on maksimiarvoa pylväissä ja minimi Ecuadorissa.

- Toinen on se, että kuten aiemmin totesimme, maan tiheys ei ole homogeeninen. On paikkoja, joissa se kasvaa, koska kivet ovat tiheämpiä, magma kerääntyy tai pinnalla on paljon maata, kuten esimerkiksi vuori.

Missä tiheys on suurempi, g Se on myös. Ota huomioon, että g Se on vektori, ja siksi hänet merkitään rohkealla.

Maan gravitaatiopotentiaali

Geoidin määrittelemiseksi potentiaali tarvitaan painovoiman vuoksi, jolle gravitaatiokenttä on määriteltävä gravitaatiovoimana massayksikköä kohti.

Jos testimassa m Se on sijoitettu tähän kenttään, maan aiheuttama voima on sen paino p = mg, joten kentän suuruus on:

Lujuus / massa = p / m = g

Tiedämme jo sen keskiarvon: 9.8 m/s² Ja jos maa olisi pallomainen, se suunnataan sen keskukseen. Samoin Newtonin yleisen gravitaation lain mukaan:

P = gm m /r²

Missä m on maan massa ja g on yleisen gravitaation vakio. Sitten gravitaatiokentän suuruus g On:

g = gm/r²

Se näyttää paljon kuin sähköstaattinen kenttä, joten voit määritellä gravitaatiopotentiaalin, joka on analoginen sähköstaattisen kanssa:

V = -gm/r

Vakio G on yleinen gravitaatiovakio. No, pintoja, joilla painovoimapotentiaalilla on aina sama arvo, kutsutaan Possiteettipinnat ja g on aina kohtisuorassa heitä kohtaan, kuten aiemmin sanottiin.

Tätä erityistä potentiaalia varten laitepinnat ovat samankeskisiä palloja. Niiden massan siirtämiseen tarvittava työ on tyhjä, koska voima on aina kohtisuorassa mihin tahansa tiimin polkuun nähden.

Painovoiman kiihtyvyyden sivusuuntainen komponentti

Koska maa ei ole pallomainen, painovoiman kiihtyvyydellä on oltava sivusuuntainen komponentti G_lens Keskipakokiihdytyksen vuoksi, jonka aiheuttavat planeetan kiertoliikkeen akselinsa ympärillä.

Voi palvella sinua: paramagnetismi

Seuraavassa kuvassa tämä komponentti on esitetty vihreänä, jonka suuruus on:

g_lens = Ω²-lla

Kuva 2. Tehokas painovoimakiihtyvyys. Lähde: Wikimedia Commons. Hightemplar / julkinen alue.

Tässä yhtälössä Ω Se on maan kiertymisnopeus ja -lla Se on etäisyys maan pisteen välillä tiettyyn leveysasteeseen ja akseliin.

Ja punaisella on komponentti, joka johtuu planeetta gravitaatiota:

g_jompikumpi = GM/R²

Seurauksena on lisäämällä vektorisesti g_jompikumpi + g_lens, Tuloksena oleva kiihtyvyys on peräisin g (sinisellä) se on maan (tai tehokas kiihtyvyys) todellinen kiihtyvyys ja että kuten näemme.

Lisäksi sivusuuntainen komponentti riippuu leveysasteesta: pylväissä on nolla ja siksi gravitaatiokenttä on suurin. Ecuadorissa hän vastustaa gravitaatiota, vähentämällä tehokasta painovoimaa, jonka voimakkuus pysyy:

g = gm/r² - Ω²R -

R = Maan päiväntasaajan radiossa.

Nyt ymmärretään, että maan laitepinnat eivät ole pallomaisia, vaan että ne käyttävät sellaista tapaa g on aina kohtisuorassa heille jokaisessa vaiheessa.

Geoidin ja ellipsoidin väliset erot

Tässä on toinen tekijä, joka vaikuttaa maan gravitaatiokentän vaihteluun: Paikalliset painovoiman vaihtelut. On paikkoja, joissa painovoima kasvaa, koska massa on enemmän, esimerkiksi kuviossa A kukkula).

Kuva 3. Geoidin ja ellipsoidin vertailu. Lähde: Lowrie, W.

Tai pinnan alapuolella on kertyminen tai ylimääräinen massa, kuten B). Molemmissa tapauksissa geoidissa on korkeus, koska mitä suurempi massan, suurempi painovoimakenttään voimakkuus.

Sen sijaan valtamerellä tiheys on alhaisempi ja sen seurauksena geoide -uppoaa, kuten näemme kuvan A vasemmalla puolella), valtameren yläpuolella.

Voi palvella sinua: fyysinen optiikka: historia, usein termit, lait, sovellukset

Kuviosta b) on myös huomattava, että paikallinen painovoima, joka on osoitettu nuolilla, on aina kohtisuorassa geoidipintaan, kuten olemme sanoneet. Tätä ei aina tapahdu referenssi ellipsoidilla.

Geoid -aaltoilut

Kuvassa se on myös osoitettu, kaksisuuntaisella nuolella geoidin ja ellipsoidin korkeusero, jota kutsutaan aalto Ja se on merkitty n. Positiiviset aaltot liittyvät ylimääräisiin massa- ja negatiivisiin virheisiin.

Aaltoilut eivät melkein koskaan ylitä 200 metriä. Itse asiassa arvot riippuvat siitä, kuinka viitteenä toimiva merenpinta valitaan, koska jotkut maat valitsevat erilaisia ​​alueellisten ominaisuuksiensa mukaan.

Edut edustamaan maata geoidina

-Geoidilla efektiivinen potentiaali, painovoiman ja keskipakopotentiaalin aiheuttaman potentiaalin tulos, se on vakio.

-Painovoima vaikuttaa aina kohtisuoraan geoidiin ja horisontti on aina hänelle tangentiaalinen.

-Geoidi tarjoaa viitteen suuriin tarkkuuskartografisiin sovelluksiin.

-Geoidien seismologit voivat havaita syvyyden, johon maanjäristykset tapahtuvat.

-GPS: n sijoittaminen riippuu geoidista käytettäväksi viitteenä.

-Meren pinta on myös yhdensuuntainen geoidin kanssa.

-Geoidin nousut ja laskeutumiset osoittavat liiallisuudet tai massavirheet, jotka ovat Gravimetriset poikkeavuudet. Kun poikkeavuus havaitaan ja sen arvosta riippuen, on mahdollista päätellä pohjan geologinen rakenne, ainakin jopa tietyt syvyydet.

Tämä on geofimetristen menetelmien perusta geofysiikassa. Gravimetrinen poikkeavuus voi viitata tiettyjen mineraalien, haudattujen rakenteiden kertymiseen tai myös tyhjiin tiloihin. Suolan superappaleet, havaittavissa gravimetrisillä menetelmillä, ovat viitteellisiä joissain öljyn läsnäolon tapauksissa.

Viitteet

1. ETTÄ. Euronews. Gravity's otistus maan päällä. Palautettu: YouTube.com.
2. ILO. Geoidi. Palautettu: YouTube.com.
3. Grieme-klee, s. Kaivostutkimukset: gravimetria. Toipunut: geovirtual2.Cl.
4. Lowrie, W. 2007. Perustavanlaatuinen geofysiikka. Toinen. Painos. Cambridge University Press.
5. NOAA. Mikä on geoidi?. Toipunut: Geodesy.NOAA.Hallitus.
6. Sheriffi, r. 1990. Soveltaa geofysiikkaa. Toinen. Painos. Cambridge University Press.