Гравиметрия

Гравиметрия

ГРАВИМЕТРИЯ, отдел высшей геодезии, излагающий способы измерения напряжения силы тяжести g. Наиболее точный способ определения силы тяжести состоит в нахождении из наблюдений периода Т колебаний маятника и его «приведенной» длины l и вычислении затем g из формулы

Gravimetrija 1

Определения напряжения силы тяжести могут быть абсолютными, когда непосредственным результатом наблюдений является значение g, и относительными, когда определяется только разность значений g для двух или более мест на земной поверхности. Вследствие необходимости исключения целого ряда ошибок (на влияние атмосферы, непостоянство температуры, амплитуду размаха маятника, кривизну и скольжение ножа, на котором качается маятник, гнутие маятника, качание штатива, ход часов, по которым определяется Т) абсолютные наблюдения очень сложны, длительны и требуют большого числа отдельных наблюдений; поэтому они производятся редко; последнее по времени и самое точное по результату было произведено в Потсдаме (около Берлина) в 1898—1906 годах Кюненом (Kuhnen) и Фуртвенглером (Furtwangler) по поручению Международного геодезического союза. Полученный ими результат: g = 981,274±0,003 см/сек2 является исходным пунктом для наших знаний о силе тяжести.

Из способов относительного определения силы тяжести наиболее часто применяется следующий: в двух местах, из которых в первом g1 известно, производят определение периодов Т1 и Т2 колебаний одного и того же неизменного маятника, после чего и находят g2 - значение силы тяжести для второго места из формулы:

Gravimetrija 2

При таком способе приходится вводить поправки только на качание штатива, амплитуду, влияние атмосферы и температуры и ход часов; последняя поправка теперь определяется при помощи радиотелеграфа приемом сигналов точного времени. Очень удобный прибор для определений по этому способу предложен Штернеком (Sterneck): в нем употребляются полусекундные маятники, которые вследствие их небольшого размера и веса легко перевозить. Точность определения g этим прибором, впоследствии несколько усовершенствованным, может достигать 0,001 см/сек2, при продолжительности наблюдений даже в течение трех суток. В последние годы этот же прибор оказался вполне применимым для наблюдений и на море (в подводной лодке), если наблюдать одновременные качания двух или даже четырех маятников, что возможно при помощи фотографической регистрации. Для относительного же определения силы тяжести на небольших расстояниях (до 10 км) применим гравитационный вариометр Этвеша (Eotvos), представляющий видоизменение крутильных весов Кулона, так как он позволяет определять градиент силы тяжести dg/ds, где s - направление на поверхности земли или, точнее, на уровенной поверхности, с точностью до 1·10–9 CGS. Поэтому, определив dg/ds во всех промежуточных точках между двумя местами интегрированием, находят разность Δg для этих мест. Кроме этого, гравитационный вариометр дает возможность определить направление главных плоскостей поверхности уровней в месте наблюдения и меру отклонения ее от шаровой поверхности; если же некоторую область покрыть достаточно часто наблюдениями с вариометром и хотя бы в двух точках этой области определить отклонения отвеса, то возможно определить форму уровенной поверхности для этой области. Помимо упомянутых выше геодезических применений, гравитационный вариометр оказался очень полезным при изучении геологического строения верхних слоев земной коры, т. к. по неоднородности гравитационного поля данной области можно делать те или другие заключения о форме, размерах и расположении масс, вызывающих эту неоднородность, в силу чего возникла гравиметрическая разведка полезных ископаемых (на железные руды, нефть, уголь и др.), с каждым годом во всех странах все более расширяющаяся.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.