De geoid Jordens figur är den teoretiska ytan på vår planet, bestämd av havets genomsnittliga nivå och med en ganska oregelbunden form. Matematiskt definieras det som den ekvipotentiala ytan av jordens effektiva gravitationspotential, vid havsnivå.
Eftersom det är en imaginär (icke-materiell) yta korsar den kontinenter och berg, som om alla haven var förbundna med vattenkanaler som passerar genom landmassor..
Jorden är inte en perfekt sfär, eftersom rotationen runt dess axel förvandlar den till en slags boll som är planad av polerna, med dalar och berg. Det är därför sfäroidformen fortfarande är felaktig.
Samma rotation adderar en centrifugalkraft till jordens tyngdkraft, vars resulterande eller effektiva kraft inte pekar mot jordens centrum utan har en viss gravitationspotential associerad med sig..
Till detta kommer de geografiska olyckorna att skapa oegentligheter i densiteten, och därför upphör attraktionskraften i vissa områden definitivt att vara central..
Så forskare, som började med C. F. Gauss, som utformade den ursprungliga geoiden 1828, skapade en geometrisk och matematisk modell för att representera jordens yta mer exakt..
För detta antas ett hav i vila, utan tidvatten eller havsströmmar och med konstant densitet, vars höjd fungerar som referens. Jordens yta anses då vara vågformigt, stiger där lokal tyngdkraft är störst och sjunker när den minskar.
Under dessa förhållanden låt den effektiva tyngdacceleration alltid vara vinkelrät mot ytan vars punkter har samma potential och resultatet är geoiden, som är oregelbunden eftersom potentialen inte är symmetrisk.
Artikelindex
För att bestämma formen på geoiden, som har förfinats över tid, har forskare utfört många mätningar med hänsyn till två faktorer:
- Den första är att värdet av g, Jordens gravitationsfält motsvarande tyngdacceleration, beror på latitud: maximalt vid polerna och minimum vid ekvatorn.
- Det andra är att, som vi sa tidigare, jordens densitet inte är homogen. Det finns platser där det ökar eftersom klipporna är tätare, det finns en ansamling av magma eller det finns mycket mark på ytan, till exempel ett berg.
Där densiteten är högre, g så är det också. Anteckna det g är en vektor och det är därför den betecknas med fetstil.
För att definiera geoiden behövs potentialen på grund av tyngdkraften, för vilken gravitationsfältet måste definieras som gravitationskraften per massenhet.
Om en testmassa m placeras i nämnda fält, är den kraft som utövas av jorden på dess vikt P = mg, därför är fältets storlek:
Kraft / massa = P / m = g
Vi vet redan medelvärdet: 9,8 m / stvå och om jorden var sfärisk, skulle den riktas mot dess centrum. Enligt Newtons lag om universell gravitation:
P = Gm M / rtvå
Där M är jordens massa och G är den allmänna gravitationskonstanten. Därefter gravitationsfältets storlek g det är:
g = GM / rtvå
Det ser mycket ut som ett elektrostatiskt fält, så en gravitationspotential kan definieras som är analog med elektrostatisk:
V = -GM / r
Konstanten G är den allmänna gravitationskonstanten. Tja, ytorna på vilka gravitationspotentialen alltid har samma värde kallas potentiella ytor Y g det är alltid vinkelrätt mot dem, som sagt tidigare.
För denna speciella klass av potential är de ekvipotentiella ytorna koncentriska sfärer. Arbetet som krävs för att flytta en massa på dem är noll, eftersom kraften alltid är vinkelrät mot alla banor på ekvipotentialen.
Eftersom jorden inte är sfärisk måste gravitationens acceleration ha en sidokomponent gl på grund av centrifugalacceleration, orsakad av planetens rotationsrörelse runt dess axel.
Följande bild visar denna komponent i grönt, vars storlek är:
gl = ωtvåtill
I denna ekvation ω är jordens och vinkelns rotationshastighet till är avståndet mellan punkten på jorden, vid en viss latitud och axeln.
Och i rött är den komponent som beror på planetarisk gravitationell attraktion:
geller = GM / rtvå
Som ett resultat, genom att lägga till vektorn geller + gl, en resulterande acceleration uppstår g (i blått) vilket är den verkliga tyngdaccelereringen på jorden (eller effektiv acceleration) och det som vi ser pekar inte exakt mot centrum.
Vidare beror sidokomponenten på latitud: den är noll vid polerna och därför är gravitationsfältet maximalt där. Vid ekvatorn motsätter den sig gravitationsattraktionen och minskar den effektiva tyngdkraften, vars storlek förblir:
g = GM / rtvå - ωtvåR
Med R = jordens ekvatorialradie.
Det är nu underförstått att jordens ekvipotentiella ytor inte är sfäriska, utan har en sådan form att g alltid vara vinkelrät mot dem vid alla punkter.
Här är den andra faktorn som påverkar variationen i jordens gravitationsfält: de lokala variationerna i gravitation. Det finns platser där tyngdkraften ökar eftersom det finns mer massa, till exempel på kullen i figur a).
Eller så finns det en ansamling eller överskott av massa under ytan, som i b). I båda fallen finns det en höjd i geoiden eftersom ju större massa, desto större intensitet av gravitationsfältet..
Å andra sidan, över havet är densiteten lägre och som en följd sjunker geoiden, som vi ser till vänster på figur a), ovanför havet..
Från figur b) kan man också se att lokal tyngdkraft, indikerad med pilar, alltid är vinkelrät mot geoidens yta, som vi har sagt. Detta händer inte alltid med referensellipsoiden.
Figuren indikerar också, med en dubbelriktad pil, skillnaden i höjd mellan geoid och ellipsoid, som kallas vågformighet y betecknas som N. Positiva vågor är relaterade till överskott av massa och negativa vågor till defekter.
Välvningarna överstiger knappast 200 m. Faktiskt beror värdena på hur den havsnivå som fungerar som referens väljs, eftersom vissa länder väljer olika beroende på sina regionala egenskaper..
-På geoiden är den effektiva potentialen, resultatet av potentialen på grund av tyngdkraften och centrifugalpotentialen, konstant.
-Gravitationskraften verkar alltid vinkelrätt mot geoiden och horisonten är alltid tangentiell för den.
-Geoiden erbjuder en referens för applikationer för kartläggning med hög precision.
-Med hjälp av geoiden kan seismologer upptäcka det djup jordbävningar inträffar.
-GPS: ns placering beror på vilken geoid som ska användas som referens.
-Havets yta är också parallell med geoiden.
-Geoidens höjder och nedgångar indikerar överdrift eller massfel, som är gravimetriska anomalier. När en anomali detekteras och beroende på dess värde är det möjligt att dra slutsatsen om undergrundens geologiska struktur, åtminstone till vissa djup..
Detta är grunden för gravimetriska metoder inom geofysik. En gravimetrisk anomali kan indikera ansamlingar av vissa mineraler, strukturer begravda under jorden eller till och med tomma utrymmen. Saltkupolerna i undergrunden, detekterbara med gravimetriska metoder, är i vissa fall vägledande för närvaron av olja.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.