Apa itu geoid?

Dia Geoid o tokoh bumi adalah permukaan teoretikal planet kita, ditentukan oleh tahap purata lautan dan dengan bentuk yang agak tidak teratur. Secara matematik ia ditakrifkan sebagai permukaan peralatan potensi graviti yang berkesan bumi, di paras laut.

Kerana ia adalah permukaan khayalan (bukan bahan), ia melintasi benua dan gunung, seolah -olah semua lautan dihubungkan dengan saluran akuatik yang melewati massa daratan.

Rajah 1. Geoid. Sumber: Itu.

Bumi bukan sfera yang sempurna, kerana putaran di sekeliling paksi menjadikannya sejenis bola yang dipasang oleh tiang, dengan lembah dan gunung. Itulah sebabnya bentuk spheroid masih tidak tepat.

Putaran yang sama menambah daya sentrifugal, yang daya yang dihasilkan atau berkesan tidak menunjuk ke pusat bumi, tetapi mempunyai potensi graviti tertentu yang berkaitan.

Sebagai tambahan kepada kemalangan geografi ini menimbulkan penyelewengan dalam ketumpatan, dan oleh itu daya tarikan graviti di beberapa kawasan pasti berhenti menjadi pusat.

Itulah sebabnya saintis, bermula dengan c. F. Gauss, yang mencipta geoid asal pada tahun 1828, mencipta model geometri dan matematik untuk mewakili permukaan bumi dengan ketepatan yang lebih besar.

Untuk ini, lautan sepatutnya berehat, tanpa pasang surut atau arus laut dan ketumpatan malar, yang ketinggiannya berfungsi sebagai rujukan. Kemudian dianggap bahawa permukaan bumi bergelora perlahan -lahan, naik di tempat di mana graviti tempatan lebih besar dan tenggelam apabila ia berkurangan.

Di bawah syarat -syarat ini, mari kita pecutan graviti yang berkesan sentiasa berserenjang dengan permukaan yang titiknya mempunyai potensi yang sama dan hasilnya adalah geoid, yang tidak teratur kerana peralatan tidak simetri.

[TOC]

Yayasan Fizikal Geoid

Untuk menentukan bentuk geoid, yang telah ditapis dari masa ke masa, saintis telah melakukan banyak langkah, dengan mengambil kira dua faktor:

Dapat melayani anda: apakah kekuatan bersih? (Dengan contoh)

- Yang pertama ialah nilai g, Medan graviti terestrial bersamaan dengan pecutan graviti, Ia bergantung pada latitud: ia adalah maksimum di kutub dan minimum di Ecuador.

- Yang kedua ialah, seperti yang kita katakan sebelum ini, ketumpatan bumi tidak homogen. Terdapat tempat di mana ia meningkat kerana batu -batu lebih padat, terdapat pengumpulan magma atau terdapat banyak tanah di permukaan, seperti gunung misalnya.

Di mana ketumpatan lebih besar, g Ia juga. Perhatikan bahawa g Ia adalah vektor dan itulah sebabnya dia dilambangkan dengan berani.

Potensi graviti tanah

Untuk menentukan geoid, potensi diperlukan kerana graviti, yang mana medan graviti mesti ditakrifkan sebagai daya graviti bagi setiap unit jisim.

Sekiranya jisim ujian m Ia diletakkan di dalam bidang ini, daya yang dikenakan oleh bumi adalah beratnya p = mg, oleh itu magnitud medan adalah:

Kekuatan / jisim = p / m = g

Kami sudah mengetahui nilai purata: 9.8 m/s² Dan jika bumi itu sfera, ia akan diarahkan ke pusatnya. Begitu juga, menurut Undang -undang Gravitasi Sejagat Newton:

P = gm m /r²

Di mana m adalah jisim bumi dan g adalah pemalar graviti sejagat. Kemudian magnitud medan graviti g adalah:

g = gm/r²

Ia kelihatan seperti medan elektrostatik, jadi anda boleh menentukan potensi graviti yang sama dengan elektrostatik:

V = -gm/r

G tetap adalah pemalar graviti sejagat. Nah, permukaan di mana potensi graviti selalu mempunyai nilai yang sama dipanggil Permukaan equipotential dan g selalu berserenjang dengan mereka, seperti yang dikatakan sebelumnya.

Untuk potensi ini, permukaan peralatan adalah sfera sepusat. Kerja yang diperlukan untuk menggerakkan jisim di atasnya adalah batal, kerana kekuatan selalu tegak lurus ke mana -mana jalan ke atas pasukan.

Komponen sisi pecutan graviti

Oleh kerana bumi tidak sfera, pecutan graviti mesti mempunyai komponen sisi g_L Kerana pecutan sentrifugal, disebabkan oleh pergerakan putaran planet di sekitar paksi.

Boleh melayani anda: Paramagnetisme

Dalam angka berikut, komponen ini ditunjukkan dalam warna hijau, yang magnitudnya adalah:

g_L = Ω²ke

Rajah 2. Pecutan graviti yang berkesan. Sumber: Wikimedia Commons. Hightemplar / domain awam.

Dalam persamaan ini Ω Ia adalah kelajuan giliran giliran bumi dan ke Ia adalah jarak antara titik di bumi, ke latitud tertentu dan paksi.

Dan merah adalah komponen yang disebabkan oleh tarikan graviti planet:

g_{Sama ada} = Gm/r²

Akibatnya, dengan menambahkan vektor g_{Sama ada} + g_L, pecutan yang dihasilkan berasal g (berwarna biru) itu adalah pecutan sebenar graviti bumi (atau pecutan yang berkesan) dan seperti yang kita lihat tidak menunjukkan tepat ke pusat.

Di samping itu, komponen sisi bergantung kepada latitud: ia adalah sifar di tiang dan itulah sebabnya medan graviti adalah maksimum. Di Ecuador dia menentang tarikan graviti, mengurangkan graviti yang berkesan, yang magnitudnya tetap:

g = gm/r² - Ω²R

Dengan r = radio khatulistiwa bumi.

Kini difahami bahawa permukaan peralatan bumi tidak sfera, tetapi mereka mengamalkan cara itu g sentiasa tegak lurus kepada mereka pada setiap masa.

Perbezaan antara geoid dan ellipsoid

Inilah faktor kedua yang mempengaruhi variasi medan graviti tanah: variasi graviti tempatan. Terdapat tempat di mana graviti meningkat kerana terdapat lebih banyak jisim, contohnya di bukit dalam angka a).

Rajah 3. Perbandingan antara geoid dan ellipsoid. Sumber: Lowrie, W.

Atau terdapat pengumpulan atau jisim yang berlebihan di bawah permukaan, seperti dalam b). Dalam kedua -dua kes terdapat ketinggian dalam geoid kerana semakin besar jisim, intensiti medan graviti yang lebih besar.

Sebaliknya di lautan, ketumpatan lebih rendah dan akibatnya tenggelam geoida, seperti yang kita lihat di sebelah kiri angka a), di atas lautan.

Boleh melayani anda: optik fizikal: sejarah, istilah kerap, undang -undang, aplikasi

Dari angka b) juga diperhatikan bahawa graviti tempatan, yang ditunjukkan dengan anak panah, selalu berserenjang dengan permukaan geoid, seperti yang kita katakan. Ini tidak selalu berlaku dengan ellipsoid rujukan.

Geoid Undulations

Dalam angka itu juga ditunjukkan, dengan anak panah dua arah, perbezaan ketinggian antara geoid dan ellipsoid, yang dipanggil undulasi Dan ia dilambangkan sebagai n. Undulation positif berkaitan dengan kecacatan jisim dan negatif yang berlebihan.

Undulations hampir tidak pernah melebihi 200 m. Sebenarnya, nilai -nilai bergantung pada bagaimana paras laut yang berfungsi sebagai rujukan dipilih, kerana sesetengah negara memilih berbeza mengikut ciri serantau mereka.

Kelebihan mewakili bumi sebagai geoid

-Mengenai geoid potensi yang berkesan, hasil potensi akibat graviti dan potensi sentrifugal, ia adalah tetap.

-Kekuatan graviti selalu bertindak tegak lurus dengan geoid dan cakrawala selalu tangen baginya.

-Geoid menawarkan rujukan untuk aplikasi kartografi ketepatan yang hebat.

-Melalui ahli seismologi geoid dapat mengesan kedalaman yang berlaku gempa bumi.

-Kedudukan GPS bergantung pada geoid untuk digunakan sebagai rujukan.

-Permukaan lautan juga selari dengan geoid.

-Ketinggian dan keturunan geoid menunjukkan kelebihan atau kecacatan massa, yang merupakan Anomali gravimetrik. Apabila anomali dikesan dan bergantung pada nilainya, adalah mungkin untuk menyimpulkan struktur geologi di bawah tanah, sekurang -kurangnya juga kedalaman tertentu.

Ini adalah asas kaedah gravimetrik dalam geofizik. Anomali gravimetrik mungkin menunjukkan pengumpulan mineral tertentu, struktur yang dikebumikan di bawah tanah, atau juga ruang kosong. Kubah garam di bawah tanah, yang dapat dikesan oleh kaedah gravimetrik, menunjukkan dalam beberapa kes kehadiran minyak.

Rujukan

1. Itu. Euronews. Cengkaman Graviti di Bumi. Pulih dari: youtube.com.
2. Kegembiraan. Geoid. Pulih dari: youtube.com.
3. Grieme-Klee, s. Penjelajahan Perlombongan: Gravimetri. Pulih dari: geovirtual2.Cl.
4. Lowrie, w. 2007. Geofizik asas. 2. Edisi. Cambridge University Press.
5. Noaa. Apa itu geoid?. Pulih dari: Geodesy.Noaa.Gov.
6. Sheriff, r. 1990. Sapukan geofizik. 2. Edisi. Cambridge University Press.