Основные положения гравиметрии. Связь гравиметрии с геодезией

Гравиметрия – это наука об определении величин характеризующих гравитационное поле Земли и других планет, и об использовании этих величин в геодезии, геофизике, космонавтике и других областях науки.

Основными измеренными величинами в гравиметрии являются ускорение силы тяжести и вторые производные потенциала силы тяжести.

Теоретической основой гравиметрии является закон всемирного тяготения Ньютона. Согласно которому сила взаимодействия между телами прямо пропорциональна произведению взаимодействующих масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Размерность ускорения силы тяжести: в системе СИ – м· ; в системе CGS – g = 1мгал. Размерность второй производной потенциала силы тяжести: в системе СИ - ; в системе CGS – этвеш (1E= ).

Ускорение силы тяжести измеряется различными видами гравиметров(маятниковые, баллистические, статические). Вторые производные потенциала силы тяжести измеряются вариометрами.

Существует две группы методов измерения ускорения силы тяжести: динамический (наблюдают за движением тела в реальном гравитационном поле, к этим методам относятся баллистический и маятниковые измерения, точность 0,01 мгал); статистический (наблюдают за состоянием равновесия тела под действием двух сил: силы тяжести и некоторой компенсирующей силы, применяются статистические гравиметры, точность 0,01 – 0,02 мгал).

Измерения ускорения силы тяжести делят на абсолютные и относительные. При абсолютных измерениях в точке измерения получают полное значение ускорения силы тяжести. При относительных измерениях получают только приращения ускорения силы тяжести между двумя точками.

Гравиметрические данные используются в геодезии:

- при решении основной научной задачи высшей геодезии(определение фигуры и гравитационного поля Земли);

- в общем комплексе астрономо-геодезических измерений и их мат. Обработки при решении задачи редуцирования. Геодезические измерения выполняются на реальной поверхности Земли и в реальном гравитационном поле. Т.к. реальное гравитационное поле земли неоднородно из-за сфероидической формы Земли и неравномерного распределения ее внутренних и внешних масс, направления отвесных линий в разных точках земной поверхности будут не параллельны между собой. Также поверхность реальной Земли является математически сложной, на которой оказывается практически невозможным решить геометрические задачи по определению координат пунктов, возникающих при обработке геодезических сетей. Чтобы выполнить мат. обработку, результаты измерений переносят (редуцируют) с математически сложной поверхности Земли на модель Земли – эллипсоид. При редуцировании от направлений отвесных линий переходят к направлениям нормалей к эллипсоиду. Необходимо будет ввести поправку за угол между направлением отвесной линии и направлением нормали к эллипсоиду (астрономо-геодезическое уклонение отвеса).Для определения этого угла кроме астрономических и геодезических координат нужно знать гравиметрические данные.

Иллюстрация к проблеме редуцирования результатов геодезических измерений

— направления отвесных линий, совпадающие с осями вращения

геодезических инструментов в момент измерений;

— направления нормалей к эллипсоиду.

- при обработке данных геометрического нивелирования для перехода к системе нормальных высот, отсчитываемых от поверхности квазигеоида, которая широко применяется в повседневной практике при обозначении высот точек земной поверхности.

- в прикладной геодезии в связи со строительством сложных инженерных сооружений (строительство тоннелей, крупных ГЭС, АЭС, домов повышенной этажности и т.д.), которые требуют точного геодезического обеспечения, которое невозможно достичь без учета неоднородности гравитационного поля.

- при определении деформаций объектов методом высокоточных повторных геодезических измерений.

24. Геодинамические полигоны АЭС.10