ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

        დედამიწის გრავიტაციული ველი

Earth's gravity measured by NASA GRACE mission, showing deviations from the theoretical gravity of an idealized, smooth Earth, the so-called Earth ellipsoid. Red shows the areas where gravity is stronger than the smooth, standard value, and blue reveals areas where gravity is weaker. (Animated version.) - დედამიწის გრავიტაცია გაზომილია NASA GRACE მისიით, რომელიც აჩვენებს გადახრებს იდეალიზებული, გლუვი დედამიწის, ე.წ. დედამიწის ელიფსოიდის თეორიული გრავიტაციისგან. წითელი გვიჩვენებს უბნებს, სადაც გრავიტაცია უფრო ძლიერია, ვიდრე გლუვი, სტანდარტული მნიშვნელობა, ხოლო ლურჯი გვიჩვენებს უბნებს, სადაც გრავიტაცია უფრო სუსტია. (ანიმაციური ვერსია.)

დედამიწის გრავიტაცია, რომელიც აღინიშნება g-ით, არის წმინდა აჩქარება, რომელიც გადაეცემა ობიექტებს გრავიტაციის (დედამიწაში მასის განაწილებიდან) და ცენტრიდანული ძალის (დედამიწის ბრუნიდან) ერთობლივი ეფექტის გამო. ეს არის ვექტორული სიდიდე, რომლის მიმართულება ემთხვევა ქლიავის ბობს და სიძლიერე ან სიდიდე მოცემულია ნორმით.

SI ერთეულებში ეს აჩქარება გამოიხატება მეტრებში წამში კვადრატში (სიმბოლოებით, m/s2 ან m·s−2) ან ექვივალენტურად ნიუტონებში თითო კილოგრამზე (N/kg ან N·kg−1). დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, გრავიტაციის აჩქარება არის დაახლოებით 9,81 მ/წმ (32,2 ფუტი/წმ), რაც ნიშნავს, რომ ჰაერის წინააღმდეგობის გავლენის იგნორირებაში, ობიექტის თავისუფლად ვარდნის სიჩქარე წამში გაიზრდება დაახლოებით 9,81 მეტრით (32,2 ფუტი) ყოველ წამს. ამ რაოდენობას ზოგჯერ არაფორმალურად მოიხსენიებენ, როგორც პატარა g (განსხვავებით, გრავიტაციული მუდმივი G მოიხსენიება როგორც დიდი G).

დედამიწის გრავიტაციის ზუსტი სიძლიერე ადგილმდებარეობის მიხედვით იცვლება. ნომინალური "საშუალო" მნიშვნელობა დედამიწის ზედაპირზე, რომელიც ცნობილია როგორც სტანდარტული გრავიტაცია, განსაზღვრებით არის 9,80665 მ/წმ2 (32,1740 ფუტი/წმ2). ეს რაოდენობა სხვადასხვანაირად აღინიშნება, როგორც gn, ge (თუმცა ეს ზოგჯერ ნიშნავს დედამიწაზე ნორმალურ ეკვატორულ მნიშვნელობას, 9,78033 m/s2 (32,0877 ft/s2)), g0, ან უბრალოდ g (რომელიც ასევე გამოიყენება ცვლადი ადგილობრივი მნიშვნელობისთვის).

დედამიწის ზედაპირზე არსებული ობიექტის წონა არის ამ ობიექტზე დაღმავალი ძალა, რომელიც მოცემულია ნიუტონის მოძრაობის მეორე კანონით, ან F = m a (ძალა = მასა × აჩქარება). გრავიტაციული აჩქარება ხელს უწყობს მთლიანი გრავიტაციის აჩქარებას, მაგრამ სხვა ფაქტორები, როგორიცაა დედამიწის ბრუნვა, ასევე ხელს უწყობს და, შესაბამისად, გავლენას ახდენს ობიექტის წონაზე. გრავიტაცია ჩვეულებრივ არ მოიცავს მთვარისა და მზის გრავიტაციულ ძალას, რაც აღირიცხება მოქცევის ეფექტების თვალსაზრისით.

იხ. ვიდეო - Gravity Explained Simply

სიდიდის ცვალებადობა

ერთიანი მასის სიმკვრივის არამბრუნავი სრულყოფილი სფერო, ან რომლის სიმკვრივე იცვლება მხოლოდ ცენტრიდან დაშორებით (სფერული სიმეტრია), წარმოქმნის ერთიანი სიდიდის გრავიტაციულ ველს მისი ზედაპირის ყველა წერტილში. დედამიწა ბრუნავს და ასევე არ არის სფერულად სიმეტრიული; უფრო სწორად, ის ოდნავ უფრო ბრტყელია პოლუსებზე, ხოლო ეკვატორზე ამობურცული: გაშლილი სფეროიდი. შესაბამისად, არის მცირე გადახრები სიმძიმის სიდიდეში მის ზედაპირზე.

დედამიწის ზედაპირზე გრავიტაცია მერყეობს დაახლოებით 0,7%-ით, 9,7639 მ/წმ-დან პერუს ნევადო ჰუასკარანის მთაზე 9,8337 მ/წმ-მდე ჩრდილოეთ ყინულოვან ოკეანის ზედაპირზე. დიდ ქალაქებში ის მერყეობს 9,7806-დან კუალა ლუმპურში, მეხიკოში და სინგაპურში 9,825-მდე ოსლოში და ჰელსინკში.

ჩვეულებრივი ღირებულება

1901 წელს მესამე გენერალურმა კონფერენციამ წონისა და ზომების შესახებ განსაზღვრა სტანდარტული გრავიტაციული აჩქარება დედამიწის ზედაპირისთვის: gn = 9,80665 m/s2. იგი ეფუძნებოდა 1888 წელს პარიზის მახლობლად მდებარე Pavillon de Breteuil-ში გაზომვებს, თეორიული კორექტირებით, რათა გადაეყვანა ზღვის დონიდან 45° განედზე. ამრიგად, ეს განმარტება არ არის რაიმე კონკრეტული ადგილის მნიშვნელობა ან ყურადღებით დამუშავებული საშუალო, არამედ შეთანხმება მნიშვნელობის გამოყენებისთვის, თუ უკეთესი რეალური ადგილობრივი მნიშვნელობა უცნობია ან არ არის მნიშვნელოვანი. იგი ასევე გამოიყენება ერთეული კილოგრამის ძალისა და ფუნტის ძალის დასადგენად.

დედამიწის ზედაპირზე მიზიდულობის გამოთვლა დედამიწის საშუალო რადიუსის გამოყენებით (6371 კილომეტრი (3959 მილი)), გრავიტაციული მუდმივის ექსპერიმენტულად განსაზღვრული მნიშვნელობა და დედამიწის მასა 5.9722 ×1024 კგ იძლევა აჩქარებას 9.8203 მ/წმ2. ,  ოდნავ აღემატება სტანდარტულ სიმძიმეს 9,80665 მ/წ2. სტანდარტული სიმძიმის მნიშვნელობა შეესაბამება დედამიწაზე არსებულ გრავიტაციას 6375.4 კილომეტრის რადიუსში (3961.5 მილი).

დედამიწის გრავიტაციის განსხვავებები ანტარქტიდის კონტინენტის გარშემო. - The differences of Earth's gravity around the Antarctic continent.

დედამიწის ზედაპირი ბრუნავს, ამიტომ ის არ არის საცნობარო ინერციული სისტემა. ეკვატორთან უფრო ახლოს განედებზე, დედამიწის ბრუნვის შედეგად წარმოქმნილი ცენტრიდანული ძალა უფრო დიდია, ვიდრე პოლარულ განედებზე. ეს ეწინააღმდეგება დედამიწის გრავიტაციას მცირე ხარისხით - მაქსიმუმ 0.3%-მდე ეკვატორზე - და ამცირებს დაცემის ობიექტების აშკარა აჩქარებას.

გრავიტაციის სხვაობის მეორე ძირითადი მიზეზი სხვადასხვა განედებზე არის ის, რომ დედამიწის ეკვატორული ამობურცულობა (თვითონაც გამოწვეულია ბრუნვის ცენტრიდანული ძალით) იწვევს ეკვატორზე მდებარე ობიექტებს პლანეტის ცენტრიდან უფრო შორს, ვიდრე ობიექტები პოლუსებზე. იმის გამო, რომ ორ სხეულს შორის (დედამიწა და აწონილი ობიექტი) გრავიტაციული მიზიდულობის გამო გამოწვეული ძალა იცვლება მათ შორის მანძილის კვადრატის მიხედვით, ეკვატორზე მყოფი ობიექტი უფრო სუსტ გრავიტაციულ მიზიდულობას განიცდის, ვიდრე ობიექტი ერთ-ერთ პოლუსზე.

კომბინაციაში, ეკვატორული ამობურცულობა და ზედაპირული ცენტრიდანული ძალის ზემოქმედება ბრუნვის გამო, ნიშნავს, რომ ზღვის დონის გრავიტაცია იზრდება დაახლოებით 9,780 მ/წმ-დან ეკვატორზე დაახლოებით 9,832 მ/წმ-მდე პოლუსებზე, ასე რომ, ობიექტი იწონის დაახლოებით 0,5-ს. % მეტი პოლუსებზე, ვიდრე ეკვატორზე

Earth's radial density distribution according to the Preliminary Reference Earth Model (PREM).

ადგილობრივი ტოპოგრაფია და გეოლოგია

აგრეთვე: ფიზიკური გეოდეზია

ადგილობრივი განსხვავებები ტოპოგრაფიაში (როგორიცაა მთების არსებობა), გეოლოგიაში (როგორიცაა ქანების სიმკვრივე სიახლოვეს) და უფრო ღრმა ტექტონიკური სტრუქტურა იწვევს ლოკალურ და რეგიონალურ განსხვავებებს დედამიწის გრავიტაციულ ველში, რომელიც ცნობილია როგორც გრავიტაციული ანომალიები. ზოგიერთი ეს ანომალია შეიძლება იყოს ძალიან ვრცელი, რასაც მოჰყვება ზღვის დონიდან ამობურცულობა და ქანქარის საათები სინქრონიზაციას არ კარგავს.

ამ ანომალიების შესწავლა გრავიტაციული გეოფიზიკის საფუძველს ქმნის. რყევების გაზომვა ხდება უაღრესად მგრძნობიარე გრავიმეტრებით, გამოკლებულია ტოპოგრაფიის და სხვა ცნობილი ფაქტორების ეფექტი და მიღებული მონაცემებიდან კეთდება დასკვნები. ასეთ ტექნიკას ახლა მაძიებლები იყენებენ ნავთობისა და მინერალური საბადოების მოსაძებნად. უფრო მკვრივი ქანები (ხშირად შეიცავს მინერალურ მადნებს) იწვევენ უფრო მაღალ ადგილობრივ გრავიტაციულ ველებს დედამიწის ზედაპირზე. ნაკლებად მკვრივი დანალექი ქანები საპირისპიროს იწვევს. 

არსებობს ძლიერი კორელაცია NASA GRACE-დან დედამიწის გრავიტაციულ დერივაციულ რუკას შორის ბოლო ვულკანური აქტივობის პოზიციებთან, ქედის გავრცელებასთან და ვულკანებთან: ამ რეგიონებს აქვთ უფრო ძლიერი გრავიტაცია, ვიდრე თეორიული პროგნოზები.

                                                         

Earth's gravity according to the Preliminary Reference Earth Model (PREM).[14] Two models for a spherically symmetric Earth are included for comparison. The dark green straight line is for a constant density equal to the Earth's average density. The light green curved line is for a density that decreases linearly from center to surface. The density at the center is the same as in the PREM, but the surface density is chosen so that the mass of the sphere equals the mass of the real Earth.- 

დედამიწის გრავიტაცია წინასწარი საცნობარო დედამიწის მოდელის (PREM) მიხედვით. შედარებისთვის მოყვანილია ორი მოდელი სფერულად სიმეტრიული დედამიწისთვის. მუქი მწვანე სწორი ხაზი არის მუდმივი სიმკვრივისთვის, რომელიც უდრის დედამიწის საშუალო სიმკვრივეს. ღია მწვანე მრუდი ხაზი განკუთვნილია სიმკვრივისთვის, რომელიც წრფივად მცირდება ცენტრიდან ზედაპირზე. ცენტრში სიმკვრივე იგივეა, რაც PREM-ში, მაგრამ ზედაპირის სიმკვრივე ისეა არჩეული, რომ სფეროს მასა უტოლდეს რეალური დედამიწის მასას.

სხვა ფაქტორები

ჰაერში ან წყალში ობიექტებს განიცდიან მხარდამჭერი წევის ძალა, რომელიც ამცირებს სიმძიმის აშკარა ძალას (როგორც იზომება ობიექტის წონით). ეფექტის სიდიდე დამოკიდებულია ჰაერის სიმკვრივეზე (და შესაბამისად ჰაერის წნევაზე) ან წყლის სიმკვრივეზე შესაბამისად; დეტალებისთვის იხილეთ აშკარა წონა.

მთვარისა და მზის გრავიტაციული ზემოქმედება (ასევე მოქცევის მიზეზი) ძალიან მცირე გავლენას ახდენს დედამიწის მიზიდულობის აშკარა სიძლიერეზე, მათი შედარებითი პოზიციიდან გამომდინარე; ტიპიური ვარიაციებია 2 μm/s2 (0,2 მგალ) დღის განმავლობაში.

                                                    

A map of recent volcanic activity and ridge spreading. The areas where NASA GRACE measured gravity to be stronger than the theoretical gravity have a strong correlation with the positions of the volcanic activity and ridge spreading.

ბოლო ვულკანური აქტივობისა და ქედის გავრცელების რუკა. იმ უბნებს, სადაც NASA GRACE-მ გაზომა გრავიტაცია თეორიულ გრავიტაციაზე უფრო ძლიერია, აქვთ ძლიერი კორელაცია ვულკანური აქტივობისა და ქედის გავრცელების პოზიციებთან.

გრავიტაციის აჩქარება არის ვექტორული სიდიდე, სიდიდის გარდა მიმართულებით. სფერულად სიმეტრიულ დედამიწაზე გრავიტაცია პირდაპირ მიმართული იქნება სფეროს ცენტრისკენ. ვინაიდან დედამიწის ფიგურა ოდნავ უფრო ბრტყელია, შესაბამისად არის მნიშვნელოვანი გადახრები გრავიტაციის მიმართულებით: არსებითად განსხვავება გეოდეზიურ განედსა და გეოცენტრულ განედს შორის. უფრო მცირე გადახრები, რომელსაც ვერტიკალურ გადახრას უწოდებენ, გამოწვეულია ადგილობრივი მასის ანომალიებით, როგორიცაა მთები.

                                                                   

A plumb bob determines the local vertical direction

ინსტრუმენტები არსებობს გრავიტაციის სიძლიერის გამოსათვლელად მსოფლიოს სხვადასხვა ქალაქში. გრავიტაციის ეფექტი აშკარად ჩანს მაღალი განედების ქალაქებში: ანკორიჯი (9,826 მ/წმ), ჰელსინკი (9,825 მ/წ2), რაც დაახლოებით 0,5%-ით მეტია, ვიდრე ეკვატორის მახლობლად მდებარე ქალაქებში: კუალა ლუმპური (9,776 მ). /s2). სიმაღლის ეფექტი ჩანს მეხიკოში (9,776 მ/წმ; სიმაღლე 2,240 მეტრი (7,350 ფუტი)) და დენვერის (9,798 მ/წ2; 1,616 მეტრი (5,302 ფუტი)) ვაშინგტონთან (9,801 მ/წმ) შედარებით. s2; 30 მეტრი (98 ფუტი)), ორივე ახლოს არის 39° ჩრდილო. Yarwood and F. Castle, Macmillan, შესწორებული გამოცემა 1970

გრავიტაციის ანომალიის რუკა GRACE-დან

სატელიტური გაზომვები - ამჟამად, დედამიწის გრავიტაციული ველის სტატიკური და დროის ცვლადი პარამეტრების განსაზღვრა ხდება თანამედროვე სატელიტური მისიების გამოყენებით, როგორიცაა GOCE, CHAMP, Swarm, GRACE და GRACE-FO. ყველაზე დაბალი ხარისხის პარამეტრები, მათ შორის დედამიწის სიბრტყე და გეოცენტრის მოძრაობა, საუკეთესოდ არის განსაზღვრული სატელიტური ლაზერული დიაპაზონის მიხედვით.

ფართომასშტაბიანი გრავიტაციული ანომალიების აღმოჩენა შესაძლებელია კოსმოსიდან, როგორც სატელიტური გრავიტაციული მისიების გვერდითი პროდუქტი, მაგ., GOCE. ეს სატელიტური მისიები მიზნად ისახავს დედამიწის გრავიტაციული ველის დეტალური მოდელის აღდგენას, რომელიც ჩვეულებრივ წარმოდგენილია დედამიწის გრავიტაციული პოტენციალის სფერულ-ჰარმონიული გაფართოების სახით, მაგრამ ასევე არის ალტერნატიული პრეზენტაციები, როგორიცაა გეოიდური ტალღების ან გრავიტაციის ანომალიების რუქები. წარმოებული.

გრავიტაციის აღდგენისა და კლიმატის ექსპერიმენტი (GRACE) შედგება ორი თანამგზავრისგან, რომლებსაც შეუძლიათ დედამიწის მასშტაბით გრავიტაციული ცვლილებების აღმოჩენა. ასევე ეს ცვლილებები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გრავიტაციული ანომალიის დროებითი ვარიაციებით. გრავიტაციის აღდგენისა და ინტერიერის ლაბორატორია (GRAIL) ასევე შედგებოდა ორი კოსმოსური ხომალდისგან, რომლებიც მთვარის გარშემო ბრუნავენ, რომლებიც 2015 წელს მათ დეორბიტამდე სამი წლის განმავლობაში ბრუნავდნენ.