graviti

Perkataan graviti digunakan dalam kosmologi Graviti sejagat Dalam kes bumi, ia merujuk kepada daya paduan daya graviti universal bumi yang bertindak ke atas objek di bumi dan daya emparan akibat putaran bumi (Gamb.). 1 ). Kami merasakan graviti ini sebagai berat objek. Apabila membincangkan gerakan objek yang tidak berkaitan dengan putaran bumi, seperti satelit buatan, komponen daya emparan dikecualikan.

Kekuatan graviti yang bertindak ke atas objek 1 kg di bumi adalah hampir tetap pada kira-kira 9.8 N. Oleh itu graviti adalah penting sebagai ukuran daya dalam fizik. Walau bagaimanapun, secara terperinci, graviti berubah dari satu tempat ke satu tempat dan dari semasa ke semasa. Halaju jatuh bebas yang disebabkan oleh graviti lazimnya digunakan untuk menyatakan magnitud graviti. Pecutan dengan magnitud 1 cm / s ² dipanggil 1 Gal. Nama unit ini dinamakan sempena Galileo Galilei. Magnitud graviti di permukaan bumi adalah kira-kira 980 Gal. Ia adalah sama seperti unit lain bahawa ^{10⁻3 1Gal} ialah 1mGal dan 10⁻6 ialah 1μGal. Walau bagaimanapun, unit ini hanya diluluskan sementara untuk digunakan sebagai SI (Sistem Unit Antarabangsa), dan perlu dipindahkan ke unit m/s ² unit pemasangan SI pada masa hadapan. Tidak perlu dikatakan bahawa arah graviti, iaitu, arah yang menghubungkan berat dari titik tumpu bandul adalah <ke bawah> di bumi, dan arah yang berserenjang dengan ini ialah arah mendatar, dan graviti juga penting sebagai rujukan untuk arah menegak dan mendatar. Mempunyai peranan untuk dimainkan.

Magnitud graviti (nilai graviti) berbeza bergantung pada lokasi di bumi: (1) ketinggian titik pengukuran berbeza dari lokasi ke lokasi, (2) pengaruh rupa bumi di sekeliling tidak sama bergantung pada lokasi, ( 3) ) Bumi bukan sfera tetapi sferoid, (4) daya emparan akibat putaran berbeza bergantung pada latitud, dan (5) struktur dalaman bumi tidak seragam. Oleh kerana ini bertindak secara bertindih, nilai graviti menunjukkan taburan yang rumit di bumi apabila dilihat secara terperinci.

Penurunan nilai graviti sebagai tindak balas kepada peningkatan ketinggian berhampiran permukaan bumi adalah kira-kira 0.3086 mGal / m, tetapi ia berbeza kira-kira 10% bergantung pada lokasi.

Kesan rupa bumi di sekelilingnya ialah, sebagai contoh, di kaki gunung yang curam, jasad gunung itu mungkin mengenakan daya graviti ke atas (daya graviti sejagat), jadi daya graviti asal bumi harus dikurangkan dengan jumlah itu. Itu dia. Pengaruh rupa bumi sedemikian mencapai beberapa puluh mGal di kawasan pergunungan dan berbeza dari titik pengukuran ke titik pengukuran. ， Mesti dialih keluar dengan kesan ketinggian yang berbeza.

Perbezaan graviti disebabkan oleh fakta bahawa bumi tidak sfera dan daya emparan berbeza bergantung pada latitud adalah pantulan langsung bentuk bumi, jadi data penting untuk geodesi untuk mengkaji bentuk bumi. Daripada komponen graviti, jumlah yang disebabkan oleh daya emparan putaran ialah 3.39 Gal walaupun pada khatulistiwa maksimum, iaitu kira-kira 0.35% daripada saiz graviti itu sendiri. Sebaliknya, pada hakikatnya, terdapat perbezaan 5.19 Gal dalam graviti antara khatulistiwa dan kutub utara dan selatan. Hakikat bahawa perbezaan graviti antara khatulistiwa dan dua kutub ialah 5.19 Gal, iaitu lebih besar daripada 3.39 Gal, menunjukkan bahawa Bumi mempunyai bentuk yang sedikit berbeza daripada sfera apabila dilihat secara terperinci. Umum mengetahui bahawa pada hakikatnya bumi boleh dianggap sebagai sferoid rata dari utara ke selatan. Memandangkan bumi sebagai sferoid sedemikian, nilai graviti pada permukaannya adalah fungsi latitud.dinyatakan sebagai 00706401. Ini dipanggil formula Somigliana. Bagi setiap kuantiti dalam persamaan, φ ialah latitud, a dan b ialah khatulistiwa dan jejari kutub bumi, dan γ _e dan γ. _P Adakah nilai graviti di khatulistiwa dan kutub. Biasanya formula ini adalah

γ ＝ γ _e (1 ＋ β sin ² φ ＋ β ′ sin 2 ² φ)

Ia sering digunakan hanya dalam bentuk. Adalah diketahui bahawa pekali dalam formula adalah berkaitan dengan spesifikasi seperti jisim dan kerataan bumi seperti berikut, dan daripada ini, hubungan antara taburan graviti dan bentuk umum bumi boleh dilampirkan. Penting untuk geodesi. secara khususboleh dinyatakan sebagai 00706501. Di sini, f ialah kerataan bumi (= ( a － b ) / a ), m = ω ² a ² b / ( GM ), ω ialah halaju sudut putaran bumi, G ialah pemalar graviti, dan M ialah jisim bumi. Formula β penting sebagai formula yang menghubungkan secara langsung perbezaan graviti di antara khatulistiwa dan kutub dengan perataan yang mewakili bentuk geometri bumi. Hubungan yang dinyatakan oleh persamaan ini dipanggil teorem Clairaut. Apa yang dinyatakan dalam teorem ini ialah hasil tambah graviti β dan leper geometri f hampir sama dengan 5/2 m dan malar. Dari sini, paradoks Clairaut yang terkenal ialah semakin hampir bentuk bumi dengan sfera dan semakin kecil f , semakin besar β, iaitu, perbezaan graviti antara khatulistiwa dan kedua-dua kutub mestilah lebih besar (bukannya lebih kecil). ). Ia adalah hasilnya.

Gamma yang dinyatakan oleh persamaan di atas dipanggil graviti normal kerana ia memberikan taburan purata graviti di permukaan bumi. Kesatuan Antarabangsa Geodesi dan Geofizik, yang diadakan di Canberra pada tahun 1979, menerima pakai Datum Geodetik 1980. Di dalamnya

γ ＝ 9.7803267715 ( ¹ ＋ 0.0052790414sin ² φ ＋ 0.0000232718sin ⁴ φ ＋ 0.0000001262sin ⁶ φ ＋ ⁷ φ ＋ 7 0.0 ＋

(Ralat ~ 10⁻ ⁴ mGal)

Dan singkatannya

γ = 9.780327 (1 ＋ 0.0053024sin ² φ－0.0000058sin ² 2φ) (m / s ² ) (Ralat ~ 0.1mGal)

Disertakan sebagai formula graviti biasa. Mulai sekarang, persamaan ini harus digunakan secara rasmi sebagai persamaan untuk graviti normal. Secara tradisinya, formula berikut telah digunakan atas nama Gaya Antarabangsa 1930.

γ ＝ 978.049 (1 ＋ 0.0052884sin ² φ－0.0000059sin ² 2φ) (Gal)

Nilai graviti yang dinyatakan oleh persamaan ini sering dipanggil graviti piawai, tetapi kini disyorkan untuk dipanggil graviti normal.

Dengan cara ini, apabila membandingkan nilai graviti normal lama dan baharu, formula baharu dipaparkan dengan nilai graviti yang lebih kecil secara keseluruhan daripada formula konvensional. Sebabnya ialah pengukuran graviti Potsdam, yang menjadi standard model 1930, mengandungi ralat. Dalam model baru 1980, data yang diperoleh daripada analisis orbit satelit buatan digunakan, dan ia tidak relevan dengan pengukuran graviti di atas tanah. Walau bagaimanapun, kerana satelit buatan belayar pada ketinggian yang tinggi, ia dipengaruhi oleh tarikan graviti atmosfera serta tarikan graviti bumi pepejal dan lautan. Graviti normal yang diperoleh daripada gerakan satelit buatan tersebut termasuk daya tarikan atmosfera. Oleh itu, apabila membandingkan ukuran graviti di atas tanah dan graviti normal, adalah disyorkan untuk menambah 0.87-0.0965 h (mGal) (unit h ialah km) kepada nilai graviti yang diukur.

Walaupun formula graviti normal ialah formula teori untuk Bumi sferoid yang ditentukan oleh a, f , ω, G , M , dsb., nilai graviti diukur di seluruh dunia untuk mengetahui taburan graviti yang lebih terperinci. Telah dilakukan. Rangkaian graviti baharu yang dipanggil Rangkaian Piawaian Graviti Antarabangsa 1971 (IGSN71) telah disiapkan dengan mengumpul nilai yang diukur ini. Sehingga itu, nilai graviti di seluruh dunia ditentukan berdasarkan pengukuran mutlak oleh bandul boleh balik yang dilakukan di Potsdam yang diumumkan pada tahun 1906, dan dipanggil nilai graviti berasaskan Potsdam. Selepas itu, hasil perbandingan dengan pengukuran mutlak yang dijalankan di Amerika Syarikat, United Kingdom, Kesatuan Soviet, dan lain-lain, didapati bahawa hasil pengukuran Potsdam adalah lebih kurang 14 mGal. Semua nilai graviti setiap tempat yang diperolehi berdasarkan hasil Potsdam dikira termasuk lebihan ini. Dalam mewujudkan IGSN71 baharu, 10 jenis ukuran mutlak, 1200 ukuran bandul graviti, dan 12,000 ukuran oleh gravimeter telah digunakan. Data ini digunakan untuk menentukan atau menentukan semula nilai graviti 1854 titik utama di dunia. Secara kasarnya, nilai graviti sistem IGSN71 baharu dikehendaki kira-kira 14 mGal lebih kecil daripada sistem Potsdam lama. Oleh itu, perlu diingat bahawa buat masa ini, nilai graviti akan terus menjadi campuran dua jenis nilai graviti, sistem Potsdam dan sistem IGSN71.

Untuk Jepun, Rangkaian Piawaian Graviti Jepun (JGSN75) telah ditubuhkan oleh Pihak Berkuasa Maklumat Geospatial Jepun pada tahun 1975 berdasarkan IGSN71. JGSN75 mengandungi 122 titik ukuran, dan nilai graviti diberikan dengan ketepatan 0.1 mGal. Daripada titik graviti yang termasuk dalam JGSN75, titik graviti terbesar ialah 980622.73mGal Wakkanai, dan yang terkecil ialah 979006.06mGal milik Ishigakijima.

Dengan membandingkan nilai graviti yang diukur dengan nilai graviti normal, adalah mungkin untuk mengetahui sama ada nilai graviti pada setiap titik adalah berlebihan atau terlalu kecil. Jumlah yang berlebihan (kecil). Anomali graviti Itu dia. angka 2 Daripada anomali graviti, yang dipanggil anomali Bouguet adalah berkaitan dengan struktur bawah tanah, dan jika terdapat lebihan jisim di bawah tanah, anomali adalah positif, dan jika ia tidak mencukupi, ia adalah negatif. Di luar pantai Pasifik Honshu, terdapat anomali negatif berbentuk jalur, yang merupakan kekurangan jisim yang dikaitkan dengan subduksi plat Pasifik. Di samping itu, anomali negatif yang sepadan dengan kawasan pergunungan di tengah Honshu mengimbangi lebihan jisim pergunungan di bawah tanah. Isostasy Ia boleh ditafsirkan bahawa ia berasal daripada kecacatan jisim disebabkan oleh. Anomali positif lebih ketara di timur laut Jepun berbanding di barat daya Jepun, menunjukkan bahawa mantel dengan kerak nipis dan ketumpatan tinggi semakin meningkat. Dan fakta bahawa kerak nipis di timur laut Jepun dianggarkan daripada situasi perambatan gelombang seismik. Memandangkan pengukuran graviti mempunyai ketepatan dan kebolehpercayaan yang paling tinggi di antara pelbagai ukuran fizikal, struktur bawah tanah yang dianggarkan dengan kaedah geofizik seperti cerapan seismik adalah tidak konsisten dengan hasil pengukuran graviti. Ia mesti bukan satu perkara.
Ichiro Murata