Maa gravitatsiooniväli- Maa gravitatsioonist ja selle igapäevasest pöörlemisest põhjustatud tsentrifugaaljõu poolt põhjustatud gravitatsiooniväli. Seda iseloomustab gravitatsiooni ja gravitatsioonipotentsiaali ruumiline jaotus.
Praktiliste probleemide lahendamiseks väljendatakse gravitatsiooni potentsiaal (arvestamata tsentrifugaaljõudu ja teiste taevakehade mõju) jadana.
V (r, ϕ, λ) = GM r [1 + ∑ n = 1 ∞ (ar) n ∑ m = 0 n P nm sin ϕ (C nm cos m λ + S nm sin m λ)], (\ displaystyle V (r, \ phi, \ lambda) = (\ frac (GM) (r)) \ vasak,) kus r, ϕ, λ (\ displaystyle r, \ phi, \ lambda)- polaarkoordinaadid, G (\ displaystyle G)- gravitatsioonikonstant, M (\ displaystyle M)- Maa mass, G M (\ displaystyle GM)= 398 603⋅10 9 m 3 s −2, a (\ kuvastiil a) on Maa poolpeatelg.Kolleegiline YouTube
1 / 5
✪ G tõlgendamine Maa gravitatsioonivälja suurusena (video 20) | Kinemaatika. Sirge liikumine
✪ Gravitatsiooni visualiseerimine
✪ MIS JUHTUB KUI MAA MAGNETVÄLI KADUB
✪ gravitatsioon Maa sees
✪ Tund 60. Seadus universaalne gravitatsioon... Gravitatsioonikonstant
Subtiitrid
Selles videoõpetuses tahaksin mõtiskleda kahel erineval viisil g väärtuse tõlgendamiseks, millest me varem rääkisime. Paljud õpikud annavad selle väärtuseks 9,81 m / s2 allapoole või Maa keskpunkti suunas. Või mõnikord antakse negatiivne väärtus, mis näitab allapoole suunatud suunda: -9,81 m / s2. Võib-olla oleks kõige tüüpilisem viis selle väärtuse tõlgendamiseks raskusjõust tingitud kiirendus vaba langemise korral Maa pinna lähedal. See on täna meie tähelepanu keskmes: keha vabalangemise seisundis. Põhjus, miks ma seda viimast osa rõhutan, on see, et nagu me teame, ei ole paljud Maa pinna lähedal olevad objektid vabas langemises. Näiteks olen praegu Maa pinna lähedal ega ole vabalangemises. Istun praegu toolil. Nii et see on tool. Ja see olen mina. Oletame, et tool toetab kogu mu kaalu. Jalad rippuvad õhus. Nii et see olen mina. Mis siis nüüd toimub? Kui ma oleksin vabalanguses, kiirendaksin Maa keskpunkti suunas kiirendusega 9,8 m/s2. Mind mõjutab gravitatsioonijõud, mida täielikult kompenseerib vertikaalselt suunatud jõud selle tooli pinnalt, millel ma istun. See on vertikaalselt suunatud jõud. Ma nimetan neid vektoriteks. Saadud jõud on minu puhul 0, eriti selles vertikaalsuunas. Kuna netojõud on 0, siis ma ei kiirenda Maa keskpunkti poole. Ma ei ole vabalanguses. Ja sellegipoolest on need 9,81 m / s2 minu olukorra jaoks endiselt asjakohased. Ma räägin teile sellest lähemalt, kuid ma ei ole keha vabalangemise seisundis. Teine viis selle väärtuse tõlgendamiseks on mitte pidada seda raskuskiirenduseks Maa pinna lähedal mis tahes vabalt langeva keha jaoks. Kuigi ta on. Võib-olla rohkemgi üldine viis - tõlgendada seda Maa gravitatsiooniväljana või tegelikult keskmise kiirendusena, kuna see Maa pinnal veidi muutub. Teine võimalus on pidada seda keskmiseks gravitatsiooniväljaks Maa pinna lähedal. Nüüd räägin sellest, mis on valdkonna füüsiline tähendus. Väli. Keskmine gravitatsiooniväli Maa pinnal. See on abstraktsem mõiste. Me räägime sellest nüüd. See aitab meil mõista, kuidas g väärtus on seotud tõlgendusega, kus ma ei ole keha vabalangemises. Väli. Kui mõelda sellele füüsika kontekstis... See on abstraktsem mõiste kui matemaatikas... Füüsika kontekstis on väli miski, mis seob mingi füüsikalise suuruse iga ruumipunktiga. Nii et see on lihtsalt suurusjärk igas ruumipunktis. See võib olla ka skalaar. Sel juhul nimetame seda skalaarväljaks. See on lihtsalt tähendus. Või võib see olla vektorkogus, mille väärtus ja suund on seotud iga ruumipunktiga. Sel juhul on tegu vektorväljaga. Põhjus, miks seda nimetatakse väljaks, on see, et see asub maapinna lähedal. Võtame massi. Näiteks minu massi saab väljendada kilogrammides. Kui võtta Maa pinna lähedalt 10 kg mass, siis saame g abil arvutada sellele kehale tegeliku jõu – gravitatsioonilise külgetõmbejõu antud ruumipunktis. Näiteks kui keha mass on 10 kg ... See on Maa pind. Siin on maakera keskpunkt. G väärtus iseloomustab tegelikult jõuvektorit, mis on suunatud Maa keskpunkti poole ja selle vektori väärtus võrdub massi kordadega g. Suund on siin juba näidatud. Võite öelda, et maa keskpunktini on 9,8 m / s2. Sellises olukorras on see 10 kg korrutatuna 9,81 m / s2-ga, mis on ligikaudu 98,1 kg m / s2, mis on jõu ühik, seega 98,1 N. See keha ei pruugi olla vabal langemisel. Seetõttu on g mõttekas ka olukorras, kus keha ei ole vabalangemises. G-st arvutatakse Maa pinna lähedal asuvale kehale mõjuv gravitatsioonijõud massiühiku kohta. Räägime sellest. Seega on g keskmine gravitatsiooniväli, mis annab jõu massiühiku kohta. Kui võtta mass Maapinna lähedal (olenemata sellest, kas see keha on vabas langemises või mitte) ja korrutada see mass g-ga (sest see annab jõu massiühiku kohta), saame gravitatsiooni, mis mõjub sellele kehale Maa pinna lähedal. olenemata sellest, kas see on vabalanguses või mitte. Tahaksin rõhutada väikest erinevust. Tavaliselt vaadeldakse siin g-d nii. Kuid ühel päeval võite selle peale sattuda ja öelda: "Ei." Kuid g on mõttekas isegi siis, kui see ei puuduta vaba langemist. Ilmselgelt ei saa öelda, et minu kiirendus toolil istudes on 9,81 m/s2 ja on suunatud Maa keskpunkti poole. Ma ei kiirenda maa keskpunkti poole. Nii et keegi ütleb: "Ei, te ei saa seda nimetada kiirenduseks." See on kiirendus, kui keha on Maa pinna lähedal vabal langemisel. Kui õhutakistus puudub ja kui resultantjõud on gravitatsioon, siis oleks see tõepoolest keha kiirendus. Kuid see muutub asjakohaseks. Teame, et paljud objektid ei ole vabas langemises. Ja keha, mis on vabas langemises, ei püsi selles seisundis kaua, kuna selle tulemusena kukub see kuhugi. Kuid nüüd teame, et g väärtus on oluline kõigi kehade jaoks. See näitab meile tugevust massiühiku kohta. On ahvatlev nimetada seda alati kiirenduseks, sest sellel on kiirenduse ühikud. Kuid isegi kui mõelda gravitatsiooniväljale, on see ikkagi sama suurus. See on mingi suurus, mis tuleb raskusjõu arvutamiseks massiga korrutada.
Gravitatsiooni kiirendus
Mitteinertsiaalsetes võrdlusraamides on raskuskiirendus arvuliselt võrdne ühikulise massiga objektile mõjuva gravitatsioonijõuga.
Vabalangemise kiirendus Maa pinnal g (tavaliselt hääldatakse kui "Sama") varieerub vahemikus 9,780 m / s² ekvaatoril kuni 9,832 m / s² poolustel. Ühikute süsteemide ehitamisel kasutusele võetud standardväärtus ("tavaline") on g= 9,80665 m / s²... Standardväärtus (Inglise) vene keel g on määratletud kui "keskmist" kogu maa peal, mis on ligikaudu võrdne gravitatsioonikiirendusega 45,5 laiuskraadil merepinnal. Ligikaudsetes arvutustes võetakse see tavaliselt võrdseks 9,81; 9,8 või 10 m / s².
Meedias ja populaarteaduslikus kirjanduses g kasutatakse sageli süsteemivälise gravitatsiooniühikuna, mida kasutatakse näiteks pilootide ja astronautide väljaõppe ajal tekkivate ülekoormuste suuruse, samuti teistele taevakehadele mõjuva gravitatsioonijõu hindamiseks (vt jaotist Maa gravitatsioonijõu võrdlus teiste taevakehadega).
Väärtuse otsimine g universaalse gravitatsiooni seadusest
Universaalse gravitatsiooniseaduse järgi määratakse kehale mõjuv Maa gravitatsioonijõud valemiga
F = G m 1 m 2 r 2 = (G m 1 r 2) m 2 (\ kuvamisstiil F = G (\ frac (m_ (1) m_ (2))) (r ^ (2))) = \ vasak ( G (\ frac (m_ (1)) (r ^ (2))) \ parem) m_ (2)),kus r- Maa keskpunkti ja keha vaheline kaugus (vt allpool), m 1 on Maa mass ja m 2 - kehakaal.
Veelgi enam, vastavalt Newtoni teisele seadusele, F = ma, kus m- mass ja a- kiirendus,
F = m 2 g (\ kuvastiil F = m_ (2) g)Kahe valemi võrdlus näitab seda
g = G m 1 r 2 (\ displaystyle g = G (\ frac (m_ (1))) (r ^ (2)))Seega leida gravitatsioonikiirenduse väärtus g merepinnal on vaja valemis asendada gravitatsioonikonstandi väärtused G, Maa mass (kilogrammides) m 1 ja Maa raadius (meetrites) r :
g = G m 1 r 2 = (6,67384 × 10 - 11) 5,9722 × 10 24 (6,371 × 10 6) 2 = 9,8196 m ⋅ s - 2 (\ kuvamisstiil g = G (\ frac (m_ (1))) (r ^ (2))) = (6,67384 \ korda 10 ^ (- 11)) (\ frac (5,9722 \ korda 10 ^ (24)) ((6,371 \ korda 10 ^ (6)) ^ (2))) = 9,8196 (\ mbox (m)) \ cdot (\ mbox (s)) ^ (- 2))Tuleb märkida, et see valem kehtib sfäärilise keha puhul eeldusel, et kogu selle mass on koondunud selle keskele. See võimaldab meil kasutada Maa raadiuse suurust r.
On märkimisväärne ebakindlus r ja m 1, samuti gravitatsioonikonstandi väärtused G mida on raske täpselt mõõta.
Kui G,g ja r on teada, siis võimaldab pöördülesande lahendus saada Maa massi väärtuse.
Gravitatsiooni anomaaliad
Geofüüsikas rakendatavad gravitatsioonianomaaliad on gravitatsioonivälja väärtuse kõrvalekalded arvutatud väärtusest, mis on arvutatud ühe või teise matemaatilise mudeli alusel. Maapinna gravitatsioonipotentsiaali ehk geoidi kirjeldatakse tavaliselt matemaatiliste teooriate põhjal, kasutades harmoonilised funktsioonid... Need kõrvalekalded võivad olla põhjustatud erinevatest teguritest, sealhulgas:
- Maa ei ole homogeenne, selle tihedus on erinevates piirkondades erinev;
- Maa ei ole täiuslik sfäär ja valem kasutab selle raadiuse keskmist väärtust;
- Arvutatud väärtus g võtab arvesse ainult gravitatsioonijõudu ja ei võta arvesse Maa pöörlemisest tekkivat tsentrifugaaljõudu;
- Kui keha tõuseb Maa pinnast kõrgemale, siis väärtus g väheneb ("kõrguse korrigeerimine" (vt allpool), Bougueri anomaalia);
- Maad mõjutavad teiste kosmiliste kehade gravitatsiooniväljad, eriti Päikese ja Kuu loodete jõud.
Kõrguse korrigeerimine
Standardsete matemaatiliste mudelite esimene muudatus, nn kõrguse anomaalia (Inglise) vene keel, võimaldab arvestada väärtuse muutusega g sõltuvalt kõrgusest merepinnast. Kasutame Maa massi ja raadiuse väärtusi:
r E a r t h = 6,371 × 10 6 m (\ displaystyle r _ (\ mathrm (Maa)) = 6,371 \ korda 10 ^ (6) \, \ mathrm (m)) m E a r t h = 5,9722 × 10 24 k g (\ displaystyle m _ (\ mathrm (Maa)) = 5,9722 \ korda 10 ^ (24) \, \ mathrm (kg))Parandusteguri (Δg) saab raskuskiirenduse vahekorrast g ja gravitatsioonikonstant G:
g 0 = G m E arth / r E arth 2 = 9,8196 ms 2 (\ displaystyle g_ (0) = G \, m _ (\ mathrm (Earth)) / r _ (\ mathrm (Maa)) ^ (2) = 9,8196 \, (\ frac (\ mathrm (m)) (\ mathrm (s) ^ (2)))), kus: G = 6,67384 × 10–11 m 3 k g ⋅ s 2. (\ displaystyle G = 6,67384 \ korda 10 ^ (- 11) \, (\ frac (\ mathrm (m) ^ (3)) (\ mathrm (kg) \ cdot \ mathrm (s) ^ (2))). ).Kõrgel h maapinna kohal g h arvutatakse valemiga:
gh = G m E arth / (r E arth + h) 2 (\ displaystyle g_ (h) = G \, m _ (\ mathrm (Earth)) / \ vasak (r _ (\ mathrm (Earth)) + h \ paremal ) ^ (2))Niisiis, kõrguse korrigeerimine kõrgusele h saab väljendada:
Δ g h = [G m E a r t h / (r E a r t h + h) 2] - [G m E a r t h / r E a r t h 2] (\ kuvastiil \ Delta g_ (h) = \ vasak- \ vasak).Seda väljendit saab hõlpsasti kasutada programmeerimiseks või tabelisse lisamiseks. Väikeste väärtuste lihtsustamine ja tähelepanuta jätmine ( h<<r Maa), saame hea ligikaudse hinnangu:
Δ gh ≈ - G m E arth E arth 2 × 2 h E arth (\ kuvastiil \ Delta g_ (h) \ ligikaudu - \, (\ dfrac (G \, m _ (\ mathrm (Earth)))) (r _ (\ mathrm (Maa)) ^ (2))) \ korda (\ dfrac (2 \, h) (r _ (\ mathrm (Earth))))).Kasutades ülaltoodud arvväärtusi ja kõrgust h meetrites saame:
Δ g h ≈ – 3,083 × 10–6 h (\ kuvastiil \ Delta g_ (h) \ ligikaudu -3,083 \ korda 10 ^ (- 6) \, h)Arvestades maastiku laiuskraadi ja kõrguse korrektsiooni, saame:
g ϕ, h = 9,780327 (1 + 0,0053024 sin 2 ϕ - 0,0000058 sin 2 2 ϕ) - 3,086 × 10 - 6 h (\ displaystyle g _ (\ phi, h) = 1 . ^ (2) \ phi -0,0000058 \ sin ^ (2) 2 \ phi \ parem) -3,086 \ korda 10 ^ (- 6) h),kus g ϕ, h (\ kuvastiil \ g _ (\ phi, h))- gravitatsiooni kiirendus laiuskraadil ϕ (\ displaystyle \ \ phi) ja kõrgus h... Seda väljendit saab esitada ka järgmiselt.
Maa gravitatsiooniväli - see on gravitatsiooniväli. Gravitatsioonijõud toimib kõikjal Maal ja on suunatud piki loodi geoidi pinnale, vähenedes poolustelt ekvaatorini.
Maa oleks saanud normaalne gravitatsiooniväli eeldusel, et sellel on pöördellipsoidi kuju ja masside ühtlane jaotus selles. Maa ei ole aga selline keha. Reaalse gravitatsioonivälja ja teoreetilise (normaal)välja tugevuse erinevust nimetatakse anomaalia gravitatsioonis. Neid kõrvalekaldeid põhjustavad nii kivimite erinev materjali koostis ja tihedus kui ka maapinna nähtavad ebatasasused (reljeef). Kuid mäed ei põhjusta alati gravitatsioonijõu suurenemist (positiivne anomaalia) ja ookeanilised lohud - nende puudus (negatiivne anomaalia). Seda olukorda selgitatakse isostaasia(kreeka keelest. isostaasid- võrdne sisse
kaal) - Maa tahke ja suhteliselt kerge ülemise horisondi tasakaalustamine raskemal ülemisel mantlil, mis on kihis plastilises olekus. astenosfäär. Kaasaegsete geofüüsikaliste kontseptsioonide kohaselt toimub Maa sooltes teatud sügavusel (kompensatsioonisügavusel) maakoorealuste ainemasside horisontaalne levimine nende ülejäägi kohtadest pinnal (mägede kujul jne). perifeeriasse ja katvate kihtide rõhu ühtlustamine. Astenosfääri voolude olemasolu on maakoore isostaatilise tasakaalu vajalik tingimus.
Kui liustikukoormus tekib või kaob iidsete ja tänapäevaste liustike aladel, häirub ka isostaatiline tasakaal. Katteliustike jäämassi suurenemisel maakoor paindub ja jää sulades tõuseb. Selliseid maakoore vertikaalseid liikumisi nimetatakse läige ja oisostaas(alates lat.
liustikud – jää). Glatsioisostaatiline vajumine avaldub kõige enam tänapäevaste jääkihtide keskosade – Antarktika ja Gröönimaa – all, kus liustike säng on kohati merepinnast allpool painutatud. Tõusud on eriti intensiivsed piirkondades, mis on hiljuti mandrijääst vabanenud (näiteks Skandinaavias, Kanadas), kus nende koguväärtused jääajajärgsel perioodil ulatuvad mitmekümne meetrini. Instrumentaalmõõtmistel ulatuvad tänapäevased tõusumäärad kohati kuni 1 meetrini sajandis, näiteks Botnia lahe Rootsi rannikul.
Gravitatsiooni väärtus on äärmiselt kõrge. See määratleb Maa tõelise kuju - geoidi. Maakoorealused hoovused astenosfääris põhjustavad tektoonseid deformatsioone ja litosfääri plaatide liikumisi, luues Maa reljeefi suuri vorme. Gravitatsioonijõud määrab gravitatsioonilise reljeefi moodustumise protsessid: erosioon, maalihked, talud, maalihked, mudavoolud, liustike liikumine mägedes jne. Raskusjõud määrab mägede maksimaalse kõrguse Maal. See hoiab atmosfääri ja hüdrosfääri, allub õhu- ja veemasside liikumisele. Gravitatsioon aitab inimestel ja paljudel loomadel püsti püsida. Geotropism- taimeorganite kasvuliigutused raskusjõu mõjul - määrab varte ja primaarse juure vertikaalsuuna. Pole põhjust, et gravitatsioonibioloogia, mis tekkis ajastul, mil inimene hakkas ilma gravitatsioonita maailma asustama - Kosmoses, hõlmab taimi oma katseobjektide hulka. Gravitatsioonijõudu tuleb arvesse võtta, kui arvestada sõna otseses mõttes kõiki geograafilises ümbrikus toimuvaid protsesse. Ilma gravitatsioonijõudu arvestamata on võimatu arvutada algandmeid rakettide ja kosmoselaevade startide kohta ning maagimineraalide ning nafta- ja gaasistruktuuride gravimeetriline uurimine on võimatu.
Maa füüsika aine Maa füüsika aine. Geofüüsika õppeaine on Maa kestade uurimine, mille hulka kuuluvad: litosfäär, mida esindavad tahked geoloogilised moodustised, tardkivimid ja settekivimid; Hüdrosfäär – ookeanide, merede, jõgede, järvede ja muude pinnaallikate veed ning põhjavesi; Atmosfäär on õhuümbris. Geofüüsika erivaldkond on Maa sisestruktuuri, selle suhete ja ümbritsevate kosmosekehadega, arengu ajaloo uurimine.
Jaga oma tööd sotsiaalmeedias
Kui see töö teile ei sobinud, on lehe allosas nimekiri sarnastest töödest. Võite kasutada ka otsingunuppu
Sissejuhatus geofüüsikasse.Gravitatsiooni- ja magnetväljad
Sisu
Kirjandus
1. Maa füüsika aine. Geofüüsikalised väljad
Geofüüsika - õpetus füüsikalistest nähtustest Maal.Geofüüsika aine- Maa kestade uurimine, mis hõlmab:
- litosfäär, mida esindavad tahked geoloogilised moodustised (tard-, moonde- ja settekivimid);
- Hüdrosfäär – ookeanide, merede, jõgede, järvede ja muude pinnaallikate vesi ning põhjavesi;
- Atmosfäär - õhukest.
Kontseptsioon hõlmab erinevate füüsikaliste väljade ja nähtuste uurimist ja analüüsi spetsiaalsete instrumentide ja seadmete abil. Füüsikaliste väljade uurimise metoodika ja tehnika moodustavad geofüüsikalised meetodid ja tehnoloogiad. On olemas geofüüsikalised uurimismeetodid, mis on mõeldud vaatlusteks atmosfääris, maapinnal, puuraukudes ja kaevandustes, veekogude pinnal ja sügavustes.
Loodud on tööstusliku inimtegevusega seotud geofüüsika osad: maavarade uurimine ja tootmine, merede areng, klimatoloogia jne.
Geofüüsika erivaldkond on Maa sisestruktuuri, selle suhete ja ümbritsevate kosmosekehadega, arengu ajaloo uurimine.
Geofüüsika tekkis ja arenes 19. ja 20. sajandil füüsika, geoloogia ja astronoomia põhjal. See on tihedalt seotud geodeesia, geokeemiaga ning raadiotehnikaga geofüüsikaliste vaatluste meetodite ja tehnoloogiate osas - elektroonikaga. Arvutuste tegemiseks ja teoreetiliste ülesannete lahendamiseks on vajalikud teadmised matemaatilisest aparaadist, sh matemaatilisest füüsikast.
Geofüüsika seost teiste loodusteadustega saab näidata diagrammil:
|
Füüsika |
Astronoomia |
|
Matemaatika |
Geograafia |
|||
|
Geofüüsika |
||||
|
Elektroonika |
Geoloogia |
|||
|
Automatiseerimine |
Geokeemia |
Geofüüsika jaoks pakub suurimat huvi litosfäär, mida uurib üldine geofüüsika, mida nimetatakse Maa füüsikaks ja uurimisgeofüüsikaks.
Maa füüsika uurib kõva kesta tervikuna, selle sisemist struktuuri ja arengut.
Uurimisgeofüüsikamille põhieesmärk on maavarade otsimine ja uurimine ning insenergeoloogiliste, arheoloogiliste, ökoloogiliste ja muude probleemide lahendamine.
Hüdrosfääri ja atmosfääri uuritakse peamiselt üldise geofüüsika meetoditega. Selle seost hüdrosfääri ja atmosfääri uurimisega seotud teadustega saab skemaatiliselt näidata:
|
Üldgeofüüsika |
Hüdrosfääri atmosfäär
Maa füüsika
|
Okeanoloogia, limnoloogia, hüdroloogia, glatsioloogia |
Füüsikalised, keemilised ja mehaanilised protsessid maakoores, vahevöös ja südamikus |
Aeronoomia, litoloogia, klimatoloogia |
Geofüüsikas uuritakse füüsikalisi välju:
- gravitatsiooniväli;
- magnetväli;
- elektrilaine (elektromagnetiline) väli;
- seismiline (elastne vibratsiooniväli või seismoakustiline);
- soojusväli;
- kiirgusväli;
Selle kohaselt nimetatakse üld- ja uurimisgeofüüsika sektsioone gravimeetriaks - gravitatsiooniuuringuteks, geoelektriks - elektriuuringuteks jne.
Füüsiline väli - see on materiaalne keskkond, kus elementaarosakeste vastastikmõju on tingitud sellest või teisest füüsikalisest nähtusest või nende kombinatsioonist. Näiteks radioaktiivne lagunemine, mis põhjustab kiirguse ja osaliselt soojusväljade olemasolu või gravitatsiooni- ja magnetkehade vastasmõju, mis viib gravitatsiooni- ja magnetvälja tekkeni.
Füüsikaliste väljade peamine omadus on nende deformatsioon teatud materiaalsete objektide, eriti geoloogiliste kehade mõjul.
Füüsikalisi välju seoses geofüüsikaga nimetataksegeofüüsikalised väljad.Neid iseloomustavad parameetrid (füüsikalised suurused). Viimased määratakse instrumentaalselt ehk instrumentide abil.
Põhimõtteliselt on neid parameetreid kaks: potentsiaal (U ) ja pinge ( E).
Välja potentsiaal - väljendub selle kontsentratsioonis uuritava keskkonna ühes või teises punktis, st see on energia, mis on põhjustatud punktallika ülekandmisest lõpmatusest, kus väli on võrdne 0-ga keskkonna antud punkti. .
Välja tugevus- selle potentsiaali esimene tuletis, st füüsikalise nähtuse suurenemise või vastupidi vähenemise gradient.
E = - klass U,
kus E - pinge ja U - geofüüsikalise välja potentsiaal.
Materiaalseid objekte, mille vastasmõju viib geofüüsikaliste väljade olemasoluni, iseloomustavad füüsikalised näitajad (ehk füüsikalised omadused). Need on tihedus, elektrijuhtivus, magnetiline vastuvõtlikkus jne.
Füüsikalised omadusedväljendub nende võimes luua geofüüsikalisi välju. Peamised omadused on järgmised:
Tihedus () on näitaja, mis iseloomustab selle hõivatud massi ja mahu suhet. Mõõtühik g / cm 3 või kg / m 2 ... Kasutatakse gravimeetrias.
Magnetiline tundlikkus(κ ) On indikaator, mis iseloomustab loodusobjektide võimet magnetiseerida magnetvälja mõjul. Mõõtühik 10-5 ühikut SI. Kasutatakse magnetomeetrias.
Spetsiaalne elektrijuhtivus(σ e ) On indikaator, mis iseloomustab loodusobjektide võimet juhtida elektrivoolu. Mõõtühik on Sim / m. Kasutatakse elektromeetrias.
Elastsete lainete levimise kiirus(V ) On näitaja, mis iseloomustab loodusobjektide võimet kanda üle elastseid deformatsioone mehaaniliste mõjude (pingete) mõjul. Mõõtühik m / s. Kasutatakse seismomeetrias.
Looduslik radioaktiivsus(J γ ) on indikaator, mis iseloomustab loodusobjektide võimet emiteerida α, β ja γ osakesi, mis põhjustavad radioaktiivset lagunemist. Mõõtühik Becquerel (Bq) on 1 lagunemine sekundis. Kasutatakse radiomeetrias.
Soojusjuhtivus(λ ) on indikaator, mis iseloomustab loodusobjektide soojusjuhtimise võimet, st soojuse suunatud protsessi, mis levib rohkem kuumenenud objektidelt vähem kuumutatud objektidele ja viib keskkonna temperatuuri ühtlustumiseni. Mõõtühik W / m * K. Kasutatakse geotermilistes rakendustes.
Päritolu järgi jagunevad geofüüsikalised väljad looduslikeks ja tehislikeks. Looduslikud väljad on olemas sõltumata inimtegevusest ja tehislikud erutatakse katsetaja korraldusel.
Üldgeofüüsikas uuritakse peamiselt loodusvälju. Geoloogilise uuringuga seotud uuringugeofüüsikat, aga ka insenergeofüüsikat, maastikugeofüüsikat, ökoloogilist geofüüsikat, lisaks looduslikele uuritakse suuremal määral tehislikke (indutseeritud) välju.
Üld- ja uurimisgeofüüsika meetodid põhinevad ühistel geofüüsikalistel väljadel, kuid erinevad erinevate ülesannete ja uurimisobjekti tõttu.
Geofüüsikalise tsükli teadused vastavalt kasutatud väljad on näidatud tabelis 1.
Tabel 1
Üld- ja uurimisgeofüüsika geofüüsikalise tsükli (lõigud) teadused, olenevalt kasutatavatest geofüüsikalistest väljadest
|
Geofüüsikaline väli |
Üldgeofüüsika osakond |
Uurimis- (rakendus)geofüüsika osa |
|
1. Gravitatsiooniline |
Gravimeetria - gravitatsioonijõu uurimine, et jaotada looduslikud massid vastavalt nende omadustele teatud geosfäärides. |
Gravitatsiooniuuringud - meetodite kogum geoloogiliste kehade tuvastamiseks ja uurimiseks nende tiheduse erinevuse põhjal. |
|
2. Magnetiline |
Magnetomeetria - doktriin Maa magnetväljast ja maamagnetismi variatsioonidest. |
Magnetuuringud - meetodite ja tehnikate kogum geoloogiliste objektide tuvastamiseks ja uurimiseks nende magnetilise vastuvõtlikkuse erinevuste põhjal. |
|
3. Elektriline mikrolaineahi |
Elektromeetria - õpetus Maa elektriväljast, elektromagnetilistest nähtustest, elektrokeemilistest ja elektrokineetilistest protsessidest selle sügavustes. |
Elektriline uurimine- meetodite ja tehnikate kogum geoloogiliste kehade tuvastamiseks ja uurimiseks nende elektritakistuse, polariseeritavuse ja dielektrilise konstandi erinevuste põhjal. |
|
4. Seismiline laine |
Seismomeetria - doktriin Maa seismilise lainevälja kohta, mis on tingitud mehaanilistest mõjudest nagu maavärinad, vulkaanipursked, meteoriidid. |
Seismiline uuring - meetodite ja tehnikate kogum geoloogiliste kehade identifitseerimiseks ja uurimiseks, mis põhineb nende võimel levida, peegeldada ja murda elastseid laineid, samuti häirida ja difrakteeruda. |
|
5. Termiline |
Soojusmõõtmine - õpetus Maa soojusväljast ja selle leviku iseärasustest kestades. |
Termiline uurimine- meetodite ja meetodite kogum geoloogia tuvastamiseks ja uurimiseks. kehad, mis põhinevad nende soojusjuhtivuse ja soojusmahtuvuse erinevustel. |
|
6. Kiirgus |
Radiomeetria - maakoore radioaktiivsete elementide lagunemise tõttu tekkiva Maa kiirgusvälja õpetus. |
Tuumaluure- meetodite ja tehnikate kogum radioaktiivsete maakide tuvastamiseks ja uurimiseks, samuti mitmete geoloogiliste ja geoökoloogiliste probleemide lahendamiseks. |
Üldine teave Maa kohta
Kujult on Maa geoid ehk pind, mis langeb kokku Maailmamere häirimatu pinnaga ja jätkub kontinendi all. Geoid määrab Maa kuju, kuid erineb oluliselt Maa füüsilisest pinnast. Geoid vastab võrdsete gravitatsiooniväärtustega pinnale.
Maa keskmine raadius on 6371 km. Keskmine tihedus 5,51 g / cm 3 .
Maal on magnetism, millega on seotud elektriväljad.
Maa kuju on sfäärilisele lähedane. Selle olemasolu ja atmosfäär sellel on tingitudgravitatsiooniväli.
Maa päritolu kohta on kosmogoonilisi ideid. On hüpoteese planeetide tekkest kuumast gaasi-tolmu udukogust, aga ka hüpoteese samade planeetide, sealhulgas Päikese tekke kohta peeneks jaotatud kosmilisest ainest.
Maa tekkeaeg määratakse radioloogiliste ja isotoopmeetoditega ning see on hinnanguliselt 4,55 - 4,61 miljardit aastat. Nende meetodite abil koostati absoluutses kronoloogias geokronoloogiline skaala. Fanerosoikumi jaoks on kõige sobivam kaalium-argooni meetod ning krüptosoikumi (prekambriumi) jaoks uraani-plii ja rubiidium-strontsiumi meetod. Absoluutse vanuse määramise meetod põhineb radioaktiivse lagunemise seadusel:
Kus N t - ebastabiilsete (radioaktiivsete) elementide tuumade lagunemata aatomite arv,
N 0 - tuumade aatomite arv loodusobjekti tekkimise ajal,
t on lagunemise aeg,
λ on lagunemiskonstant, millel on iga isotoobi jaoks oma arvväärtus.
Praktikas kasutatakse ka T väärtust 1/2 - pool elu:
Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt võib Maa sisestruktuuri kokku võtta kolme geosfääri järjestikuse diagrammina: 1) maakoor h = 5 - 75 km; 2) mantel h ≈ 3000 km.; 3) südamik on h ≈ 3300 km.
Maakoor - kõva kest, mis koostiselt jaguneb mandritel ja ookeanidel mandriliseks ja ookeaniliseks. Esimesel on kolm kihti: settekiht, graniit, basalt. Teisel on kaks kihti: sette- ja basaltkiht.
Geofüüsikalised uuringumeetodid
Need on meetodid Maa kohta kvalitatiivse ja kvantitatiivse teabe saamiseks spetsiaalsete instrumentide abil, mis on ette nähtud teatud tüüpi geofüüsikaliste väljade või füüsikalis-keemiliste protsesside mõõtmiseks selle kestades.
On kaks meetodite rühma:
- rühm - meetodid geosfääride füüsikaliste ja geoloogiliste omaduste uurimiseks, s.o. nende statistilised omadused.
- Rühm - meetodid geofüüsikaliste väljade, suuruste ja nähtuste uurimiseks, s.o. dünaamilised (seire) omadused.
Meetodite 1. rühma lõpptulemuseks on materiaalsete objektide kvantitatiivsete näitajate saamine ja 2. meetodite rühmas informatsiooni saamine geofüüsikaliste väljade seisundi ning nende muutumise kohta ruumis ja ajas.
Ja 1 ja 2. meetodite rühm näeb ette samade seadmete kasutamise, mis on liigitatud füüsikaliste väljade tüüpide ja käitumise tunnuste järgi (õhus, veekeskkonnas, päevapinnal, kaevudes ja kaevandustes).
Seadmed kaevude geofüüsikaliste omaduste uurimiseks
Maapealsed seismilised seadmed
Maanduse elektrilised mõõdistusseadmed
1. rühma meetodid- Need on seismilistel, elektromagnetilistel ja muudel väljadel põhinevad sondeerimise ja profileerimise väljameetodid. See hõlmab ka laborimeetodeid.
2. rühma meetodid- need on statsionaarsete (seire) ja ekspeditsiooniliste vaatluste meetodid. Need hõlmavad ka füüsilist ja matemaatilist modelleerimist ning teoreetilist analüüsi.
Maa sisemine struktuur
Siiani on kõige progressiivsem meetod Maa sisestruktuuri uurimiseks seismomeetria. Meetodi aluseks on seismiliste lainete leviku uurimine läbi Maa soolte spetsiaalsete instrumentide – seismograafidega. Helitugevuse lained (piki- V p, risti = V s ) ja pind (Rayleigh -vertikaalselt polariseeritavad vibratsioonid ja Love – horisontaalselt polariseeritavad vibratsioonid).
V p - survelained - pinge, levivad mis tahes keskkonnas ja neid väljendatakse järgmise valemiga:
kus k c w. - surveaste; μ sdv. - nihkemoodul; δ - tihedus.
V s - nihkelained levivad ainult tahkes keskkonnas, seetõttu on nende valem:
Maa siseehituse klassikalist mudelit nimetatakse Jeffries-Gutenbergiks. See on üles ehitatud indikaatorite sügavuse (piki raadiuse) muutuste uurimise põhjal V p ja V s.
ränikividδ = 2,9-3,3 g / cm3
ülialuselised ja polümorfsed kivimid
δ = 3,5–4,3 g / cm3
tihedad oksiidid (MgO, SiO) δ = 5,5-10 g / cm 3
vedelad metallid (Fe, Ni, Si) δ = 10–12 g / cm3
tahked metallid δ = 13-14 g / cm3
Mudelis eristatakse seismomeetria andmete põhjal kahte põhipinda, mis jagavad Maa sisemuse 3 kihiks: 1) maakoor, 2) vahevöö, 3) tuum.
1. lõik - Mohorovitši (Moho) pind, sügavus 5-60 km., Kus V p hüppeline tõus 4-5-lt 8 km/s-le.
Teine lõik on vahevöö ja südamiku vaheline piir 2900 km sügavusel (nihkelained kaovad). Järelikult on välimine tuum vedelas olekus.
Jaotusgraafikud V p, V s ja Maa sees on järgmised:
Väiksemad pinnad: 1) Konradi pind, mis eraldab mandri maakoore graniidi- ja basaldikihte; 2) astenosfääri kiht ülemises vahevöös, kus aine on osaliselt sulas olekus. Kihi paksus on 200-300 km.
Üldiselt on Maa kuju ligikaudne sferoid või kolmeteljeline ellipsoid. Newton sai sellest esimesena aru, kui ta rakendas Maa pöörlemise tingimusele universaalse gravitatsiooni seaduse. Seetõttu kehtib sellise pöörde ellipsoidi puhul Maa kokkusurumise valem ():
kus a - ekvaatori raadius, v - polaarraadius,.
Newtoni järelduste kohaselt on Maa poolustelt lapik ja ekvaatorivööndis välja venitatud.
Maa kuju ei saa aga 3-teljelise sferoidi (ellipsoidi) abil piisavalt täpselt lähendada, kuna tasapinnal esineb lokaalseid häireid nii füüsiliste ebahomogeensuste külgetõmbe mõjul kui ka ala topograafilise reljeefi tõttu. .
Maa tasapinna tegelikku kuju nimetatakse geoid st ookeanide häirimatu vee pinnaga, mis on muudetud maismaaks, vastavalt veetasemele tavapäraselt ehitatud kanalites, mille põhi on ookeani pinnast allpool.
Mandritel nimetatakse geoidi kuju häiritud kujuks.
Geoidi kuju uurimine on kõrgeima geodeesia teema.
Samal ajal tuleb märkida, et Maa ekvatoriaal- ja polaarraadiuse väärtuste erinevus on väike ja ulatub 25,5 km-ni. Selle taustal on mandrite keskmine kõrgus (≈1 km) ja ookeanide keskmine sügavus (≈4 km) teist väiksuse suurust. Siit ka oluline järeldus, et Maa on hüdrostaatilises tasakaalus ja koosneb kontsentrilistest kihtidest, mille tihedus on sama. Sel juhul on Maa tahkete kestade elastsus üsna piisav, et tsentrifugaal- ja gravitatsioonijõudude mõjul aeglaselt deformeeruda, kuna kui see oleks tõesti vedel. Kihistumine on maakera algselt "külma" evolutsiooni tulemus.
2. Gravitatsioonivälja lühiteooria ja selle uurimine gravimeetrias ja gravitatsiooniuuringutes
Põhimääratlused
Maa gravitatsiooniväli- see on mehaaniliste (füüsikaliste) masside vastasmõju materiaalne keskkond, mille määrab Maa kuju üldine mehaaniline seisund. Et mõista gravitatsioonivälja füüsilist tähendust, tutvustatakse seda mõistet gravitatsiooni , kui Maa gravitatsioonijõudude ja tsentrifugaaljõudude pööripäev, mis on tingitud pöörlemisest.
Masside füüsiline vastastikmõju põhineb Newtoni universaalse gravitatsiooni seadusel:
Kus
m 1 ja m 2 - mehaanilised massid; r - masside vaheline kaugus; f - gravitatsioonikonstant on võrdne 6,67 * 10-8 cm 3 / g * s 2 , SI-süsteemis = 6,67 * 10-11 m 3 / kg * s 2.
Gravitatsioonivälja indikaatorid
Kui paneme valemisse (1) m 1 = 1 ja m 2 = M ning võtke M Maa massi korral on gravitatsioonikiirendus Maa pinnal:
Kus g on vektorsuurus, mis on tõmbejõudude tulemus ( F ), tsentrifugaaljõud ( P) ja taevakehad.
Gravimeetrias tähistatakse gravitatsioonikiirendust lühendiga " raskusjõu järgi ": g keskmine = 9,81 m / s 2, g poolus = 9,83 m / s 2, g ekvaator = 9,78 m / s 2.
g h atmosfääris: g h = g, kus h on kõrgus, R on Maa raadius.
g Maa sees muutub keerulise mustri järgi alates 9,82 m / s 2 - pinna lähedal ja kuni 10,68 m / s 2 alumise mantli aluses 2900 km sügavusel.
g südamikus väheneb 6000 m sügavusel 1,26 m/s 2 , ja Maa keskpunktis 0-ni.
Absoluutväärtuste määramiseks g kasutada pendlimeetodit ja kehade vabalangemise meetodit. Pendli jaoks:
T = 2,
kus T - pendli pöördeperiood, h Kas pendli pikkus.
Gravimeetrias ja gravitatsiooniuuringutes kasutatakse peamiselt gravitatsioonikiirenduse suhtelisi mõõtmisi. Kasvud määratakse kindlaks g mis tahes väärtuse suhtes. Kasutatakse pendelinstrumente ja gravimeetreid.
Isostasy
Maa ja ookeanide olemasolust tulenev Maa väliskesta heterogeensus on üks selle peamisi tiheduse tunnuseid.
Seetõttu näib, et gravitatsioonianomaaliad maismaal peaksid olema positiivsed ja suurema intensiivsusega kui ookeanides. Päevasel pinnal ja satelliitidelt tehtud gravitatsioonimõõtmised seda aga ei kinnita. Geoidi kõrguse kaart näitab, et kõrvalekalded g tavalisest väljast ei ole seotud ookeanide ja kontinentidega. Järelikult on mandripiirkonnad isostaatiliselt kompenseeritud: mandrid hõljuvad maapõuealuses substraadis nagu hiiglaslikud jäämäed polaarmeredes.
Isostaasi kontseptsioon seisneb selles, et kerge koorik on tasakaalustatud raskema mantliga, samas kui pealmine kiht on jäik ja alumine plastik. Esimene sai nime litosfäär ja teine on astenosfäär.
Kuid ülemine vahevöö ei ole vedelik, nagu nihkelained läbivad seda. Samas ajaskaalas ( T ) astenosfäär käitub väikesel T (tunnid, päevad) elastse kehana, kuid suurel T (kümneid tuhandeid aastaid) nagu vedelik. Seega on astenosfääri viskoossus 10 20 Pa * s (pascal sekund).
Isostaasi hüpoteesid hõlmavad: 1) maakoore elastset deformatsiooni, mis on näidatud diagrammil; 2) Maa plokkide struktuur ja nende plokkide sukeldamine vahevöö alussubstraadisse erinevatel sügavustel.
Tuleb märkida, et matemaatikakeelt järgides järeldub: maakoore isostaatilise tasakaalu olemasolu on küllaldane, kuid mitte mingil juhul vajalik tingimus anomaaliate regulaarseks ühendamiseks. g ja koore paksus. Sellegipoolest on see seos piirkondlike territooriumide puhul olemas. Eelkõige, kui gravitatsioonimõõtmisi tehakse üle ookeani, iseloomustavad ookeanilise maakoore väljaulatuvaid osasid gravitatsioonimiinimumid ja süvendeid maksimumid. Isostaatilise korrektsiooni kasutuselevõtt näitab, et territoorium (regioon) tervikuna on isostaatiliselt tasakaalustatud.
Jooniselt järeldub, et nendes kohtades, kus ookeaniline maakoor on õhem, on gravitatsioonivälja intensiivsus 2,5-3,0 korda suurem, s.o. Nendes piirkondades avaldub suuremal määral alusmantli substraadi, eriti Moho pinnakihi tihedusdefekt. Selle maapõuekihi tihedus = 3,3 g / cm 3 , ja basaldikiht = 2,9 g / cm 3 .
Seega on regionaalsete gravitatsioonianomaaliate ja maakoore paksuse vahel otsene seos. Need uuringud moodustavadgravimeetria teine detailiaste.
Kolmas detailiasteotseselt seotud gravimeetriliste uuringutega (vaatlustega), et uurida kohalikke geoloogilisi objekte, eelkõige maavaramaardlaid. Siin on kõik mõõtmised taandatud Bougueri redutseerimisele (erinevus vaadeldava ja teoreetilise välja vahel) ja näevad ette parandused: 1) "vaba õhk", 2) vahekiht, 3) reljeef.
Üld- ja struktuurigeoloogias kasutatakse uurimiseks gravimeetriliste vaatluste tulemusigeosünklinaalsete ja platvormalade tektooniline tsoneerimine.
Gravitatsioonivälja struktuur on siin erinev.
V geosünklinaalsed aladnegatiivseid kõrvalekaldeid seostatakse tõusuga g , ja depressioonidele - positiivne. Seda mustrit seostatakse maapõue arengu ajalooga tänu inversioonid geotektoonilised tingimused (tõusu- ja vajumistsoonide ümberjaotumine). Tõusukohtades oli ja on varem säilinud Moho piiri käänak.
peal platvormi alad anomaaliad g seotud peamiselt kivimite materjali ja petrograafilise koostisega. Miinimumväärtused g iseloomustavad suurte rikete tsoonid, "kergetest" kivimitest "graniit-rapakivi".
Gravitatsiooni variatsioonid
Maa gravitatsioonivälja üldises struktuuris toimuvad perioodilised gravitatsioonijõu muutused. Need on põhjustatud Kuu ja Päikese lähenemisest ning sõltuvad Maa siseehitusest.
Kõige märgatavam geosfääriosakeste liikumine horisontaalsuunas on mere looded.
Tõmbejõudude mõjul bo Enamasti on Kuu ja vähemal määral Päike, maailmamere veed suunatud punktidesse Z ja N (mõõn) ja praegu punktides A ja B maailmamere veetase langeb (mõõn). Maa kerakujuline kiht kogeb perioodilisi võnkumisi ja vastavalt gravitatsiooni kiirenemist. Võnkumise ajal võtab see kiht ellipsoidi kuju.
Maa igapäevase pöörlemise tõttu toimuvad mõõnad (mõõnad) perioodiga 24 tundi ("päikesepäev") ja 24 tundi 50 minutit. ("Kuupäev"). Seetõttu on kaks mõõna ja kaks mõõna.
Loodejõudude mõjul maakoore pind pidevalt pulseerib: tõuseb ja langeb kaks korda päevas.
Maa tahkes kehas toimuva mõõna ja voolu uurimine annab teavet selle tiheduse ja sisemise struktuuri kohta.
3. Geomagnetvälja lühiteooria ja selle uurimine magnetomeetrias ja magnetvälja uuringutes
Magnetväli See on materiaalne keskkond elektriliselt laetud osakeste interaktsiooniks, mille liikumist põhjustavad magnetismi kandjate (elektronid, prootonid jne) elektrilaengud ja spin-orbitaalmomendid.
Magnetväli on elektromagnetvälja vorm. Selle peamised parameetrid: potentsiaal U , pinge ja magnetinduktsioon. Magnetvälja tugevuse ja magnetilise induktsiooni vaheline seos määratakse looduslike objektide magnetilise läbilaskvuse (μ) kaudu.
Selles võrrandis iseloomustab magnetilise läbilaskvuse indeks μ loodusobjektide võimet magnetiseerida. Ja seega kõik loomulik, s.t. materiaalsed objektid on ühel või teisel määral magnetiseeritud. Kell
μ> 1 nimetatakse neid paramagnetiteks ja μ puhul< 1 диамагнетиками.
Looduslike objektide magnetiseerumine, samuti magnetvälja tekkimine ja olemasolu toimub elektrivoolude (pöörisvoolude) toimel.
Päike ja päikesesüsteemi planeedid ja teised galaktikad on magnetiseeritud objektid ja seega hiiglaslikud magnetid. Nende ümber moodustub magnetväli.
Maa magnetvälja tekketeooria pole veel täielikult välja kujunenud, on hüpoteese. Kõige usaldusväärsem neist on see, et raud-nikli koostisega sulametallist koosnevas välissüdamikus toimub elektrivoolude või pigem soojusvoolude ringlus. Neid käivitavad sulametalli joad, mis voolavad südamikust pinnale. Tekib hüdromagnetdünamo efekt.Taastavprotsess jätkub seni, kuni südamiku viskoossusest ja selle elektritakistusest tingitud energia hajumist ei kompenseeri pöörisvoolude lisaenergia ja muud põhjused.
Reaalajas võib Maa magnetvälja pidada konstantseks väljaks nngeomagnetiline väli... Esimeses lähenduses (täpsusega 25%) võib seda välja kujutada magnetiseeritud sfääri väljana. Matemaatilised avaldised on järgmised:
M - kuuli magnetmoment;
; Z - kaugus palli keskpunktist vaatluspunktini;
; - magnetiline laiuskraad.
Täielik pingevektor, samuti selle vertikaalsed ja horisontaalsed komponendid. Koos nurkadega J (magnetiline kalle) ja D (magnetilise deklinatsiooni) vektoreid nimetataksegeomagnetvälja elemendid.
|
|
Maa magnetvälja teke
Maa magnetvälja mõjul ja selle vastasmõjul kosmilist päritolu laetud osakeste voogudega (päikesetuul) magnetosfäär ... Tema uuringud näitasid, et Maa magnetväli väheneb kõrgusega pöördvõrdeliselt kauguse kuubikuga. Magnetvälja vastastikmõju päikesetuulega on keeruline: päikese poolelt on jõujooned poolkera kujulised ja vastasküljelt (öö) on isoliinid piklikud "saba" kujul, helistasgeomagnetiline vool.Magnetosfääris luuakse suurenenud kosmilise kiirgusega tsoonid, mis on omamoodi sild Maa pooluste vahel, mida mööda kõik elektromagnetilised häired koheselt levivad.
Magnetosfääri deformatsiooni kuju saab esitada diagrammiga.
Magnetvälja struktuurilised omadused
Maa kogu magnetväli jaguneb:
- püsiv;
- muutuv.
Pidev väli põhjustatud sisemistest magnetismiallikatest ja seda nimetatakse Maa geomagnetväljaks. Kuid seda välja ei saa nimetada absoluutselt konstantseks, kuna see on tingitud "ilmalikest" variatsioonidest. Viimased iseloomustavad aeglasi muutusi geomagnetväljas. Muutused toimuvad siinuskoonuse seaduse järgi. Keskmise kõvera periood on 8000 aastat.
Maapealse magnetismi elementide keskmiste aastaväärtuste muutmise protsessi nimetatakse sajanditepikkune kursus ... Maapinna erinevates punktides ei ole see amplituudilt ja ajaliselt (vähemal määral) sama. Peamine omadus on perioodide erinev pikkus T. Vahemikus võib esineda muudatusi 2. järku kõveras T 360 kuni 2700 aastat ja vahemikus 3. järku kõver T vanuses 11 kuni 80 aastat.
Perioodide erinev pikkus on ilmselt seletatav liikuvate osakeste tasakaalu puudumisega.hüdromagnetiline dünamoja nende erinev elektrijuhtivus.
Magnetvälja muutust ajaloolises minevikus hinnatakse paleomagnetilise meetodi abil. Selle olemus on nn.külmutav toime»: Kivimite ja muude loodusobjektide magnetilised komponendid nende tekkimise ajal on orienteeritud piki magnetvälja jooni.
Maa geomagnetväli kogu magnetväljas on peamine, selle panus on üle 90%. Nagu igal magnetil, on ka seal poolused. Jõujooned "väljuvad" põhja magnetpoolusest ( N ) ja "sisenege" lõuna magnetpoolusesse ( S). poolakas N on lõunapoolkeral ja poolusel S põhjas, kuid igapäevaelus nimetatakse neid analoogia põhjal geograafiliste poolustega. Aja jooksul muudavad magnetpoolused oma suunda, jälgitakse nende "hõljumist". Huvitav ja siiani lahendamata nähtus on pooluste ümberpööramine ("hüpe"). Kestus on umbes 5-10 tuhat aastat. Need ajastud langevad kokku oluliste geoloogiliste, klimaatiliste ja bioloogiliste muutustega planeedil. Ümberpööramistes seaduspärasust ei leitud. Sagedus hüppab pikkadelt perioodidelt sagedasele.
Magnet- ja geograafiline poolus ei lange topograafilistes koordinaatides kokku. Magnettelg on kallutatud Maa pöörlemistelje suhtes 11,5 võrra 0 .
Loomade käitumise näitel ennustatakse Maa magnetvälja seost bioväljaga.
Üldiselt ei ole geomagnetväli ühtlane. Teistes osades, eriti mandritel, eristub see järsult. Sellega seoses eristatakse kontinentaalseid, piirkondlikke ja kohalikke anomaaliaid. Viimaste kahte tüüpi uuritakse maavarade leiukohtade uurimise ja uurimise eesmärgil toimuvat magnetuuringut. Need. Need on geomagnetvälja uurimise 2. ja 3. tase ning esimene on magnetomeetria. Valdav enamus juhtudest ei ületa magnetiliste anomaaliate intensiivsus 10% Maa põhimagnetväljast.
Muutuv väli - põhjustatud välistest magnetismiallikatest, mis on tingitud kosmilise päritoluga pöörisvoolude induktsioonist.
Pöörisvoolud on päikesetuul, st. laetud osakeste vool. Maa magnetväli (kui päikesetuul "ulatub") ei suuda sellesse voogu tungida. Ainsad "pilud" on poolustel asuvad kraatrid, kus keerisvoolud on kompleksselt koondunud Maa pinnale. Muutujaväli kattub konstantide peal ja põhjustab koguväljas aja jooksul erinevaid variatsioone. Variatsioonid on kulunudkvaasiperioodiline ja mitteperioodiline iseloomu.
Variatsioone (häireid) esineb pidevalt. Pole päevi ilma vaheldusteta. Geomagnetvälja muutuste jälgimine toimub spetsiaalsete instrumentide abil. Need on tavalised pideva digitaal- või magnetsalvestusega mikrovoltmeetrid.
TO kvaasiperioodilised võnkumisedhõlmavad iga-aastast, päikese-päeva-, kuu-päeva- ja lühiajalist perioodi. Kõige olulisemad neist on päikese päevane.
Under aastased kõikumisedmõista Maa magnetvälja igakuiste keskmiste väärtuste muutusi (kuni mitu sajandikku A / m).
Päikeseenergia iga päevvariatsioonidel on periood ( T ) võrdub 24 tunniga. Hoovusi lööb päikesekiirguse ultraviolettkiirguse osa ja need algavad ekvaatorilt poolustele puhuvatest tuultest. Magnetilised variatsioonid on tähistatud kreeka tähestiku tähega - δ.
Geomagnetvälja komponentide pikaajaline igapäevane kõikumine on järgmine:
Päikese ja ööpäeva muutused ( S d ) sõltuvad aastaajast ja laiuskraadist. Kõikumiste faasid nii laiuskraadidel kui ka aastaajal praktiliselt ei muutu, küll aga muutuvad amplituudid (suvel 3-4 korda rohkem kui talvel). S d mõjutavad Maa magnetpooluste asukohta, mis liiguvad ööpäeva jooksul umbes 100 km. Magnetkaartidel pole see punkt, vaid ring.
Kuu ööpäevased variatsioonid(L ) on poolpäevase iseloomuga ( T = 12 tundi 25 minutit 14 sekundit). Kõveraid iseloomustavad kaks kõrgeimat ja kaks madalat tõusu. (Õige topeltlaine). Vibratsiooni amplituudid on 10-15%. S d. Need. kui S d puhul on need võrdsed (H = 1,6 - 2,4 * 10 -2 A / m ja Z = 0,4 - 1,6 A / m), siis jaoks L need on võrdsed ().
Lühiajalised variatsioonid (CPC) on periood T 0,1–10 2 sek. Need on magnetilised pulsatsioonid summutatud sinusoidide kujul. Neid leidub paljudes tüüpides, mis erinevad kuju, perioodi ja amplituudi poolest. Kõige sagedasem periood T = 60-180 s. CPC-d ei ole platvormi- ja geosünkliinilistes piirkondades samad. CPC-d indutseerivad maakoores voolusid, mida nimetatakse magneto-telluurilisteks vooludeks.
TO mitteperioodilised kõikumised hõlmavad magnettorme. Nende iseloomulik tunnus on nende ilmumise äkilisus, samas kui kõik maapealse magnetismi elemendid läbivad väga kiireid ja pidevaid muutusi.
Amplituudid H ja Z , on väga suured 2 - 4 kuni 16 A / m. Päikese maksimaalse aktiivsuse aastatel täheldatakse kuni 30-50 tormi aastas.
Tormide olemus pole päris selge. On teada, et magnettormid mõjutavad tervist.
Maavälja magnetuuringviiakse läbi jalakäijate magnetomeetrite abil, mis kaaluvad 5-6 kg. Igas punktis mõõdetakse kas geomagnetvälja täisvektori absoluutväärtusi(T) , täpsemalt magnetinduktsioon () või suhtelisi väärtusi... Suhteliste juurdekasvudena mõistetakse ühe või teise väljakomponendi juurdekasvu mis tahes vaatluspunktis ühe lähtepunkti suhtes. Näitude võtmisel salvestatakse aeg(t) ... Väliuuringut iseloomustab kõrge tootlikkus: kaheliikmeline meeskond teeb päevas mitukümmend kuni kakssada punkti.
Aeromagnetiline uuringviiakse läbi vastavalt profiilide süsteemile pideva T või salvestamisega T igal profiilil (marsruudil). Profiili suunad valitakse üle konstruktsioonide või tektooniliste rikete oletatava löögi.
Seadme nullpunkti kõikumiste ja libisemise arvessevõtmiseks tehakse enne tööpäeva algust ja pärast selle lõppu erilend kuni 10 km pikkusele referents- (kontroll)marsruudile. Kõik tööteed on "seotud" kontrollmarsruutidega.
Hüdromagnetiline uuringookeanides, meredes ja järvedes tehakse seda nii erilaevadel kui ka juhuslikult mis tahes otstarbega laevadel. Laeva metallkere mõju välistamiseks kasutatakse spetsiaalseid võtteid, mille taga pukseeritakse väljaandur üle 100 m pikkusel trossil spetsiaalses mittemagnetilises gondlis kas põhja lähedal või teatud sügavusel. Profiilid (klapid) on seotud navigatsioonikaartidega. Laskmine on profiil, harvem piirkondlik. Selle tulemusena graafikud, diagrammid ja kaardid T või T.
Kirjandus
Peamine:
1. Michon V. M. Geofüüsika alused: õpik. - Voronež: Voroneži kirjastus. un-ta,
1993. - S. 7-56, 82-125.
2. Truhhin V.I., Pokazeev K.V., Kunitsõn V.E. Üldine ja ökoloogiline geofüüsika. - M .: FIZMATLIT. 2005.S. – 3-20, 60-96.
3. Geofüüsika: õpik / Toim. VC. Hmelevski. - M .: KDU, 2007 .-- S. 9-13, 20-26, 42-49.
4. Tyapkin K.F. Maa füüsika: õpik. - K .: Vischa shk., 1988. - S. - 28-34, 44-63, 113-147.
Lisaks:
- Bogoslovski V.A., Žigalin A.D., Hmelevskoi V.K. Keskkonnageofüüsika: õpik. Kasu. - M .: Moskva Riikliku Ülikooli kirjastus, 2010 .-- S. 3-27.
- Ogilvi A.A. Tehnilise geofüüsika alused: õpik. ülikoolidele / Toimetanud V.A. Bogoslovsky. - M .: Nedra, 1990 .-- S. 4-26.
- Kotkapoeg V.V. Geofüüsika alused: õpik. - Kaliningrad, 2010. -
S. - 6-85, 88-134, 180-202.
4. Geofüüsikalised uurimismeetodid. (Toim. V.K. Hmelevski). Õpetus. - M .: Nedra, 1988 .-- S. 10-16, 43-54.
Teised sarnased tööd, mis võivad teile huvi pakkuda Wshm> |
|||
| 6063. | MAGNETVÄLI | 331,79 KB | |
| Oersted avastas, et vooluga juhtide ümber tekib jõuväli, mida nimetati magnetiliseks. Sellel väljal on magnetnooltele ja juhtidele orienteeriv mõju, millesse juhitakse voolu. Magnetväli on jõuväli, seetõttu saab seda graafiliselt kujutada, kasutades ... | |||
| 8449. | Magnetväli vaakumis | 460,56 KB | |
| Definitsioon Liikuva laengu väli. Magnetinduktsiooni vektori suund Bioti seadus - Savard Laplace Lorentzi jõud Amperjõud Kahe juhi vastastikmõju vooluga Ahel magnetväljas oleva vooluga Vooluahela magnetväli Gaussi teoreem magnetvälja jaoks Magnetinduktsioon. Definitsioon Meie poolt valitud tugiraamistiku suhtes toetuvate elektrilaengute ümber on elektriväli. | |||
| 8447. | Elektrostaatilise välja potentsiaal | 390,82 KB | |
| Töötage laengu ülekandmiseks elektrostaatilises väljas. Laske laengute jaotumisel tekitada elektrivälja. Laengu liigutamiseks töötage elektrostaatilises väljas: Kasvumoodul piki: laengu liikumise element; tee; elektrivälja tekitav laeng; ülekantud elektrilaeng; punktis laengule mõjuv elektrijõud; nihkevektori diferentsiaal mööda teed. Laske välja tekitada üks positiivne laeng: Võtke testlaeng, ka ühiklaeng, ja viige see üle b-le: ... | |||
| 13209. | ELEKTROMAGNETVÄLJA TEOORIA | 250,45 KB | |
| Elektroodi ümbritsev ruum, milles tõrkevoolu levikut jälgitakse, on leviväli. Kui kasutate maanduselektroodina poolkerakujulist maanduselektroodit, siis jaotub vool maanduselektroodina ühtlaselt ja sümmeetriliselt kõikides suundades ning selle tihedus väheneb maanduselektroodist kauguse kasvades, kuna maanduselektroodi ristlõige suureneb. maakiht, mille kaudu rikkevool levib. | |||
| 13535. | Elektromagnetilised ja seismilised laineväljad | 1,7 MB | |
| Juhtioonide elektronide suunaline liikumine on seotud välja elektrilise osaga. Nihkevoolude domineerimise väljad on seotud vahelduva magnetvälja elektromagnetilise osaga. Elektromagnetvälja peamised parameetrid on elektri- ja magnetvälja tugevus ning elektri- ja magnetinduktsioon. | |||
| 13534. | Kiirgus- ja soojusväljad | 172,32 KB | |
| Maa kiirgusvälja tunnused Ioniseeriva kiirguse väli on Maale kui kosmoseobjektile omane loodusliku radioaktiivsuse väli. Selle manifestatsioon Maa pinnal mängib ökoloogias olulist rolli. Maa kogu kiirgusväli koosneb: kosmilisest kiirgusest; maakoore elementide radioaktiivne lagunemine; degaseerimine radioaktiivsete gaaside pinnale eraldumise tõttu radoon Rn toron Tn. Looduslik foon Maa pinna eri osades võib erineda 34 korda või rohkemgi. | |||
| 6936. | Andmekomplekti redaktor, arvutatud väljad | 42,29 KB | |
| Sellega töötamise alustamiseks pange vormile TQuery objekt, määrake alias DBDEMOS, sisestage SQL-päring, valige kliendilt ja aktiveerige see, määrates atribuudi ctive väärtuseks True. Avage Object Inspectori ülaosas liitkast "Objektivalija"; praegu on seal kaks komponenti: TForm ja TQuery. Paremklõpsake TQuery objektil ja valige kontekstimenüüst "Fields Editor". | |||
| 8445. | Elektrostaatilise välja tugevus vaakumis | 1,8 MB | |
| Elektrostaatilise välja mõiste Elektriväljade superpositsiooni põhimõte Me ümbritseme laengu suvalise raadiusega sfäärilise pinnaga Joonte tihedus on arvuliselt võrdne intensiivsusega Seetõttu on intensiivsusjoonte koguarv võrdne intensiivsuse vooga vektor Voog läbi ala S Kui voog läbib suletud pinda, siis ... | |||
| 6057. | Optika. Elektromagnetvälja lainevõrrand | 718,09 KB | |
| Valguse peegelduse seadus. Valguse murdumise seadused. Langemisnurga siinuse ja murdumisnurga siinuse suhe on nende kahe keskkonna konstantne väärtus, mis võrdub valguse kiiruse suhtega keskkonnas, kust valgus väljub, valguse kiirusesse keskkond, kuhu see siseneb ... | |||
| 2109. | Miinivälja ettevalmistamise meetodid ja skeemid | 757,97 KB | |
| LOENG nr 15 Arendussüsteem. 1. osa Arendussüsteemide kontseptsioon. Arendussüsteem – teatud aja-ruumi-koordineeritud järjekord ettevalmistustööd miinivälja sees. Arendussüsteemi valikut mõjutavad tegurid. | |||
Gravimeetrilised meetodid põhinevad Maa gravitatsioonivälja uurimisel. Muutused selle välja elementides võimaldavad hinnata erineva tihedusega masside jaotumist maakoores. Maapinna gravitatsioonikiirendus koosneb Maa gravitatsiooni kiirendusest "..." ja selle pöörlemisest tingitud tsentrifugaalkiirendusest "C":
Universaalse gravitatsiooniseaduse kohaselt tõmbuvad vastastikku kaks materiaalset punktmassi ml ja m2, mis asuvad kaugusel "r".
F = -fmlxm2 / r2, kus:
f on gravitatsioonikonstant, mis on võrdne 6,67x10 -8 2 -1 cm 3 sek -2 (gravitatsioonikonstant).
P - tsentrifugaaljõud
F- gravitatsioon
q on resultantjõud, mis iseloomustab massiühiku ehk külgetõmbejõudu.
Kui iga punkt Maa pinnal ja välisruumis vastab ühele gravitatsioonijõu väärtusele, mida nimetatakse massiühikuks, nimetatakse sellist ruumi Maa gravitatsiooniväljaks.
Massiühikule antud punktis mõjuvat jõudu nimetatakse gravitatsioonivälja tugevuseks, s.o. on selles punktis võrdne gravitatsioonikiirendusega.
Maa gravitatsiooniväli on gravitatsiooniväli. Gravitatsiooni uurimisel nimetatakse gravitatsiooni kiirenemist gravitatsiooniks.
Gravitatsioonikiirenduse ühikuks võetakse ühik nimega "galileo". Kogu Maa gravitatsiooniväli on võrdne 9,81 CE. Praktikas on vaba langemise ühik 100 korda väiksem kui Gal.
Gala tuhandik on milligal (1mGal = 10-3 Gal = 10-5 m/s 2).
Gravitatsiooni keskmine väärtus Maa pinnal on 9,8 m/s 2 (979,7 Gal). Raskusjõu väärtus ekvaatoril q e = 9,78 M / s 2 (978,0 Gal), poolustel q p = 9,83 m / s 2 (983,2 Gal)
Tõmbejõud ületab oluliselt tsentrifugaaljõudu, seetõttu määrab see gravitatsioonijõu suuruse ja suuna. Tsentrifugaaljõud ekvaatoril on maksimaalne - umbes 0,03 m / s 2 (3,4 Gal) ja poolustel on see võrdne nulliga.
Gravitatsioonijõud igas Maa punktis ei püsi aja jooksul muutumatuna. Selle muutused on mitmesugused: ilmalikud, perioodilised, katkendlikud.
Sajandeid seostatakse aeglase muutusega Maa sisestruktuuris, aga ka selle kujus.
Gravitatsiooni perioodilised muutused on seotud kuu ja päikese liikumisega.
Järsud gravitatsioonimuutused tekivad vulkaanipursete, maavärinate ja muude põhjuste tagajärjel.
Maa gravitatsiooni normaalse gravitatsioonivälja korral võetakse teoreetiliselt arvutatud väli eeldusel, et Maa on geomeetriliselt korrapärane keha, mis koosneb ühtlase tihedusega kontsentrilistest kihtidest.
Kaasaegne seisukoht on, et Maa kuju kujutab geoid. Kosmoseuuringute ja maapealsete gravimeetriliste mõõtmiste tulemuste põhjal määratud Maa kokkusurumise tänapäevane väärtus on 1:298,26.
Geoidi kõrvalekalle Maa tegelikust kujundist on sadu meetreid, harvem kilomeetreid.
Clairaut' valemid võimaldavad teil arvutada gravitatsioonijõu väärtuse mis tahes punktis maailmas, kui selle laiuskraad on teada:
Yo = ge (l + sinℓ), ε = (5w 2 a / 2g e) -
kus Yo on gravitatsiooni normaalväärtus;
g e - väärtus koos. t ekvaatoril;
Vaatluspunkti laiuskraad;
λ = (a - b) / a - Maa kokkusurumine, "a" ja "b" - Maa ellipsoidi suuremad ja väiksemad poolteljed.
Gravitatsioonianomaaliad on vaadeldava gravitatsioonivälja kõrvalekalded normist.
Erineva tihedusega masside ebaühtlane jaotumine maakoores on gravitatsiooniuuringute aluseks.
Selle meetodi jaoks kasutatakse ülitäpseid gravimeetreid. Näiteks anname kivimite ja mineraalide tiheduse:
Graniit - 2,53-2,68 g / cm2
Gabbro - 2,85 - 3,20 g / cm2
Basalt - 2,62 - 2,95 g / cm2
Savi - 1,20-2,40 g / cm2
Liivakivi - 2,0 - 2,80g / cm
Rauamaagid
Vaskkromiidid - 3,0 - 5,50 g / cm
Polümetallid
Söed - 1,30-1,45 g / cm 2
Kivisool - 2,10 - 2,30 g / cm2
Õli - 0,85-1,00 g / cm2
Maa gravitatsioonivälja uurimine pole mitte ainult teaduslik, vaid ka suure praktilise tähtsusega paljude Venemaa rahvamajanduse sektorite jaoks. Iseseisva teadussuunana on gravimeetria samaaegselt teiste keerukate maateaduste, nagu Maa füüsika, geoloogia, geodeesia ja astronautika, okeanograafia ja navigatsioon, seismoloogia ja prognoosimine, lahutamatu osa.
Kõik gravimeetria algsed kontseptsioonid põhinevad klassikalise Newtoni mehaanika sätetel. Gravitatsiooni mõjul kogevad kõik kiirendust g Tavaliselt ei tegele nad gravitatsiooniga, vaid selle kiirendusega, mis on arvuliselt võrdne väljatugevusega antud punktis. Gravitatsiooni muutused sõltuvad masside jaotusest Maal. Selle jõu mõjul tekkis Maa kaasaegne vorm (figuur) ning selle eristumine jätkub erineva koostise ja tihedusega geosfäärideks. Seda nähtust kasutatakse gravimeetrias geoloogilise uurimiseks. Maakoore ebahomogeensusega seotud gravitatsioonijõu muutusi, millel ei ole ilmset, nähtavat mustrit ja mis põhjustavad raskusjõu väärtuste kõrvalekaldeid normaalsest, nimetatakse gravitatsioonijõu anomaaliateks. Need anomaaliad pole suured. Nende väärtused kõiguvad mitme ühiku piires 10-3 m / s 2, mis on 0,05% gravitatsioonijõu koguväärtusest ja suurusjärgu võrra väiksem selle normaalsest muutusest. Kuid just need muutused pakuvad huvi maapõue uurimisel ja otsimisel.
Gravitatsioonianomaaliaid põhjustavad nii pinnale (mägedele) ulatuvad massid kui ka massitiheduse erinevus Maa sees. Väliste nähtavate masside mõju arvutatakse, jättes saadud anomaaliatest välja parandused. Tiheduste muutused võivad toimuda nii kihtide tõusmise ja langetamise tõttu kui ka tiheduse muutumise tõttu kihtide endi sees. Seetõttu peegeldavad gravitatsioonianomaaliad maakoore erinevates kihtides nii kivimite struktuurseid vorme kui ka petrograafilist koostist. Tiheduste diferentseerumine maakoores toimub nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt. Tihedus suureneb sügavusega 1,9–2,3 g / cm 3 pinnal kuni 2,7–2,8 g / cm 3 maakoore alumise piiri tasemel ja ulatub 3,0–3,3 g / cm 3 ülemise vahevöö piirkonnas.
Eriti oluline on geoloogia gravitatsioonianomaaliate tõlgendamine. Otseselt või kaudselt on gravitatsioon seotud kõigiga. Lõpuks, gravitatsioonianomaaliad, mis tulenevad nende füüsikalisest olemusest ja nende arvutamiseks kasutatavatest meetoditest, võimaldavad samaaegselt uurida Maa mis tahes tiheduse ebahomogeensust, olenemata nende asukohast ja sügavusest. See võimaldab gravitatsiooniandmeid kasutada väga erineva ulatuse ja sügavuse geoloogiliste probleemide lahendamiseks. Gravimeetrilist mõõdistust kasutatakse laialdaselt maagimaardlate ning nafta- ja gaasistruktuuride uurimisel ja uurimisel.
Gravitatsiooniandmete roll ja tähtsus süvamerepõhja uurimisel on eriti suurenenud aastal viimased aastad, mil mitte ainult Koola, vaid ka teised süva- ja ülisügavad kaevud, sealhulgas välismaised (Oberpfalz V, Gravberg V jt) ei kinnitanud nende kaevude projekteerimise aluseks olnud sügavuse seismiliste andmete geoloogilise tõlgendamise tulemusi. .
Gravitatsioonianomaaliate geoloogilisel tõlgendamisel geomorfoloogiliselt järsult erinevates piirkondades mängib erilist rolli gravitatsioonijõu kõige õigustatud vähendamise valik, kuna näiteks mägipiirkondades erinevad Faya ja Bougueri anomaaliad järsult mitte ainult intensiivsusega, kuid isegi märgiliselt. Mandrialade puhul on kõige tuntum Bougueri reduktsioon, mille vahekihi tihedus on 2,67 g / cm 3 ja pinna topograafia mõju korrigeerimine 200 km raadiuses.
Maapinna kõrgusi, aga ka merede ja ookeanide põhja sügavusi mõõdetakse kvaasigeoidi (merepinna) pinnast. Seetõttu on Maa kuju gravitatsioonilise mõju täielikuks arvessevõtmiseks vaja sisse viia kaks korrektsiooni: Brunsi parandus Maa kuju kõrvalekallete jaoks tavalisest Maa ellipsoidist või pöördesfäärist, samuti topograafiline ja hüdrotopograafiline korrektsioon. tahke maapinna merepinnast kõrvalekallete parandused.
Gravitatsioonianomaaliaid kasutatakse laialdaselt mitmesuguste geoloogiliste probleemide lahendamisel. Ideed Venemaa territooriumil nii suurte ja heterogeensete gravitatsioonianomaaliate sügavast geoloogilisest olemusest muutuvad suuresti sõltuvalt sellest, millised teoreetilised kontseptsioonid Maa tekke ja tektoonilise evolutsiooni kohta nende aluseks võeti. Teadlased on juba pikka aega märganud selget seost Bougueri gravitatsioonianomaaliate ja hüdrotopograafiliste vähenemiste vahel päevase topograafia ja meresügavusega, kui mägistruktuurid vastavad intensiivsetele miinimumidele ja merede puhul gravitatsiooni maksimumidele. Seda on laialdaselt kasutatud isostaasia uurimiseks, gravitatsioonianomaaliate seose ja sügava seismilise sondeerimise andmetega ning selle abil maakoore "paksuse" arvutamiseks seismiliselt uurimata aladel. Bougueri ja hüdrotopograafilised reduktsioonid võimaldavad eemaldada Maa teadaolevate tiheduse ebahomogeensuste mõju ja tõsta seeläbi esile välja sügavamad komponendid. Täheldatud korrelatsioon gravitatsioonianomaaliate päevase reljeefiga rõhutab, et just isostaas kui füüsikaline nähtus on vastutav selle eest, et mitte ainult reljeef, vaid kõik Maa tiheduse ebahomogeensused on omavahel tasakaalustatud suhteliselt kõrgete tsoonide näol. ja madal tihedus, mis sageli vahelduvad sügavusega ja kompenseerivad üksteist. Kaasaegsed andmed Maa reoloogiliste omaduste kohta koos selle lito- ja astenosfääriga, mis on järsult erinevad oma elastsuse ja vastavalt ka liikuvuse poolest, samuti maakoore tektoonilise kihistumise kohta, kus selles võib esineda mitmetasandiline konvektsioon. Maa süvaaine, annavad tunnistust koormuste geoloogiliselt hetkelisest lõdvestumisest ... Seetõttu kompenseeriti ja kompenseeritakse Maal nii praegu kui ka varem kõik mis tahes suuruse ja sügavusega anomaalsed massid isostaatiliselt, olenemata nende asukohast ja avaldumisvormist. Ja kui varem püüti gravitatsioonianomaaliate amplituute ja märke seletada ainult maakoore kogupaksuse muutustega ning arvutati selleks välja selle korrelatsiooni koefitsiendid päevase topograafia või gravitatsioonianomaaliatega, siis järgnev üha enam. maakoore ja ülemise vahevöö detailne seismiline uurimine, seismilise tomograafia meetodite kasutamine näitas, et külgmised seismilised ja sellest tulenevalt ka tiheduse ebahomogeensused on iseloomulikud kõikidele Maa süvamasside diferentseerumistasemetele, s.o. mitte ainult maakoor, vaid ka ülemine ja alumine vahevöö ning isegi Maa tuum.
Gravitatsioonianomaaliate väli muutub tohutult – üle 500 mGal – vahemikus –245 kuni +265 mGal, moodustades erineva suuruse ja intensiivsusega globaalsete, piirkondlike ja lokaalsemate gravitatsioonianomaaliate süsteemi, mis iseloomustavad maakoore, maakoore vahevöö ja õiget. Maa vahevöö külgmise tiheduse ebahomogeensuse tasemed. Anomaalne gravitatsiooniväli peegeldab erinevatel sügavustel ja vahevöö ülemises osas paiknevate gravitatsioonimasside kogumõju. Seega avaldub settebasseinide struktuur paremini anomaalses gravitatsiooniväljas piisava tiheduse diferentseerumise juures piirkondades, kus kristalse aluskorra kivimid esinevad suurel sügavusel. Settekivimite gravitatsioonilist mõju madala keldriga aladel on palju raskem jälgida, kuna seda varjavad keldri iseärasused. Suure "graniidikihi" paksusega alasid eristavad negatiivsed gravitatsioonianomaaliad. Maapinnale ulatuvaid graniidimassiivide paljandeid iseloomustavad raskusjõu miinimumid. Anomaalses gravitatsiooniväljas on üksikute plokkide piirid selgelt nähtavad suurte gradientide ja gravitatsioonijõu ribamaksimumide tsoonides. Platvormide ja volditud alade sees eristatakse väiksemaid konstruktsioone, paisutusi ja eesmisi.
Kõige globaalsemad gravitatsioonianomaaliad, mis iseloomustavad õige vahevöö (astenosfääri) taseme ebahomogeensust, on nii suured, et ainult nende marginaalsed osad sisenevad vaadeldavale Venemaa territooriumile, ulatudes kaugele selle piiridest kaugemale, kus nende intensiivsus märkimisväärselt suureneb. Üks Vahemere raskusjõu maksimumi tsoon langeb kokku basseiniga ja on põhjas piiratud väikese Alpide raskusjõu miinimumiga ning idas ühe väga intensiivse ja tohutu pindalaga Aasia raskusjõu miinimumiga, mis vastab üldiselt Maa Aasia megapaisutamine, mis katab Kesk- ja Kõrg-Aasia mägistruktuure Tien Shanist kuni sisemiste nõgude kirdesüsteemi (Ordos, Sichuan jne) ja vastavalt sellele. Selle globaalse Aasia raskusjõu miinimumi intensiivsus väheneb ja ulatub edasi Kirde-Venemaa territooriumile (mäestikurajatised, Transbaikalia, Verhojanski-Tšukotka piirkond) ja selle võsu katab peaaegu kogu Siberi eelkambriumi platvormi ala, mis on viimasel ajal aktiveerunud, tervikuna on väheoluline.kõrgenenud (kuni 500-1000 m) Siberi platoo.
Nendele anomaaliatele leitakse loogiline seletus ja erinevad märgid, kui võtta arvesse, et tsooni sulamine astenoliidi pinnale tõustes jätab igal tasandil maha ümbersulanud kivimid, mis on suhteliselt tihedamad kui neid külgmiselt ümbritsevad kihid. Seetõttu loob gravitatsiooniväljas selliste ümbersulanud kivimite kogusumma ühe gravitatsiooni maksimummaksimumi ja isegi sulanud "kihtide" (kiiruse ja tiheduse inversiooni tsoonid) olemasolu selles ei muuda selle üldisi omadusi, nagu on mida täheldati Arktika – Atlandi ookeani ja Vaikse ookeani äärealadel – globaalsed gravitatsioonimaksimumid.
Kesk-Aasia globaalset miinimumi loovad anomaalsed massid paiknevad tõenäoliselt veelgi suuremal sügavusel, mille tulemusena tekkis tekkinud sulamistsoon ainult süvamasside mahu suurenemiseni ja vastavalt ühe hiiglase tekkeni. Aasia mega-punn Maa pinnal ja sulaläätse olemasolu sügavusel, Ilmselt põhjustas see väikese mahu ja hajus kogu sellel territooriumil basaltoidmagmatismi, mesosoikumi plahvatustorusid, kustunud kvaternaari vulkaane Altai- Sajaani piirkond ja lõpuks Baikali-Patomi kõrgustiku intensiivsem basaltoidne magmatism, mis asub kaugel Baikali lõhest endast.
Venemaa territooriumile langevate globaalsete gravitatsiooni maksimumide ja miinimumide suurt sügavust kinnitab geoidi kõrguste tõlgendus.