big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Сила тяжести

Среди многих причин, обусловливающих строение Земли и ее поверхности, одно из главных мест принадлежит силе тяжести. Под влиянием силы тяжести опускаются и поднимаются громадные участки земной коры, разрушаются горы, текут реки, движутся ледники, образуются слои осадочных пород и т. д. Сила тяжести оказывает огромное влияние на развитие органической жизни и на деятельность человека.

Сила тяжести является равнодействующей силы притяжения Земли и центробежной силы, возникающей вследствие суточного вращения нашей планеты вокруг своей оси. Некоторое влияние на величину силы тяжести оказывает также притяжение Солнца, Луны и других небесных тел. Однако это влияние столь незначительно, что его можно совершенно не принимать в расчет.

Величина силы тяжести обычно измеряется ускорением свободно падающего тела или, как часто говорят, ускорением силы тяжести (g). Единицей измерения ускорения силы тяжести служит гал (1 гал = = 1 см/сек2). Среднее ускорение силы тяжести равно 981 галу2. Направление силы тяжести (направление вектора) определяет положение отвесной   линии   (вертикали)   и  астрономического  зенита   в   данном  пункте.

Распределение силы тяжести на земной поверхности. Если бы Земля имела форму правильного шара, состояла из совершенно одинаковых пород и не вращалась вокруг своей оси, то сила тяжести во всех точках земной поверхности была бы одинакова. Как мы уже говорили, сила тяжести является равнодействующей силы притяжения и центробежной силы вращения Земли. Понятно, что центробежная сила, уменьшающая силу тяжести, будет наибольшей на экваторе и совершенно отсутствовать на полюсах. Хотя величина центробежной силы очень невелика по сравнению с силой земного притяжения (даже на экваторе она составляет лишь 7288 часть силы тяжести), тем не менее вызывает уменьшение силы тяжести на экваторе по отношению к полюсам.

В то же время нам известно, что Земля представляет собой не правильный шар, а геоид, полярный радиус которого на 21,4 км меньше экваториального. Эта особенность формы Земли еще в большей степени, чем ее вращение, приводит к тому, что сила тяжести увеличивается по направлению от экватора к полюсам. В целом сила тяжести в основном зависит от формы и размеров земной поверхности и распределения плотностей внутри Земли. Как правило, сила тяжести возрастает при движении от экватора к полюсам и уменьшается с нарастанием абсолютной высоты местности. Однако эта общая закономерность часто нарушается в связи с особенностями строения того или иного участка Земли.

Аномалии силы тяжести. Как известно, Земля, а в особенности ее верхняя оболочка (земная кора), слагается разнообразными породами, имеющими различную плотность и удельный вес. Сила тяжести над участками, сложенными более плотными породами, будет несколько большей, а над участками менее плотных пород — несколько меньшей, чем она должна была бы быть, если бы Земля слагалась однородными породами. Всякая разница между измеренной силой тяжести, приведенной к уровню моря при помощи специальных расчетов, и теоретически вычисленным значением силы тяжести в той же точке Земли носит название аномалии силы тяжести. В том случае, когда измеренное значение силы тяжести превышает теоретическое, говорят о положительной аномалии, в обратном — отрицательной.

Исследование аномалий силы тяжести играет громадную роль в геологии и разведке полезных ископаемых. Изучение распределения аномалий позволяет получить представление о строении и равновесии глубоких слоев земной коры. Сравнение карты аномалий с геологической картой позволяет судить о характере пород, перекрытых более молодыми отложениями. Например, известно, что Уральский хребет сложен несколькими меридионально вытянутыми полосами пород. Каждая из этих полос характеризуется своей аномалией силы тяжести. Как показали специальные исследования, в пределах Западно-Сибирской низменности наблюдается сходное чередование положительных и отрицательных аномалий. Эти аномалии показывают, что здесь мы имеем продолжение горных систем Урала, скрытых под толщей более молодых осадков.

Изучение изменения силы тяжести на отдельных небольших участках позволяет обнаружить месторождение полезных ископаемых и изучить их условия залегания. Особенно широко применяется этот метод при исследовании нефтяных и некоторых рудных месторождений.

В последние годы было установлено, что аномалии силы тяжести отмечаются также в районах, форма поверхности которых отличается от формы теоретически вычисленного геоида. Это позволяет применить метод изучения силы тяжести для более точного определения фигуры Земли. Советским ученым М. С. Молоденским разработан практический метод использования аномалий силы тяжести для целей геодезии и картографии.

Понятие о гравиметрии. Все вопросы, связанные с измерением силы тяжести, изучаются специальной наукой — гравиметрией. Гравиметрия тесно связана с другими науками: геодезией, геологией, геофизикой, астрономией и т. д. Основным методом гравиметрии является проведение гравиметрических съемок.

Гравиметрические съемки привязываются к определенным пунктам, в которых измеряется абсолютное значение силы тяжести. Измерение абсолютного значения силы тяжести является чрезвычайно сложной и трудоемкой работой. Поэтому до сих пор эта величина измерена лишь в трех точках, с которыми и связываются все остальные пункты гравиметрических наблюдений.

В Советском Союзе с 1932 г. проводится общая гравиметрическая съемка всей территории, при которой сила тяжести измеряется на отдельных гравиметрических пунктах. Эти пункты располагаются с густотой 1 пункт на 1000—1600 км2. В настоящее время проведение общей съемки территории СССР заканчивается. Обработка полученных данных позволила решить ряд сложных геодезических и геологических проблем.

Наряду с общей съемкой проводятся и более детальные работы по гравиметрическим исследованиям отдельных районов. Задачей этих работ является изучение геологического строения отдельных участков, исследование месторождений полезных ископаемых и т. д.

Гравиметрические измерения проводятся при помощи маятниковых приборов, гравитационных вариометров и гравиметров. Наиболее широко в последнее время применяются гравиметры, которые являются простыми, удобными и точными приборами. Они построены по принципу пружинных весов, причем изменение веса грузика измеряется изменением упругих сил пружины. В качестве «пружин» в различных типах гравиметров применяются проволоки из специальных сплавов, кварцевые нити или упругие газы. Для того чтобы уничтожить влияние других причин, которые могут нарушить равновесие прибора    (температура,   магнитные поля и др.), приборы тщательно изолируются   при помощи термостатов, специальных экранов и герметизации.

Разность значения g (ускорение силы тяжести) в двух точках на суше может быть измерена лучшей современной аппаратурой с ошибкой от + 0,03 до + 0,5 мгл, на морях — с ошибкой около + 5 мгл.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.