الجاذبية والجيوديسيا
تقيس الجاذبية والجيوديسيا مجال جاذبية الأرض وشكلها وحجمها، باستخدام التباينات في الجاذبية لاستكشاف بنية الكثافة تحت السطح ولتحديد الجيود الذي تُنسب إليه الارتفاعات ومستوى سطح البحر.
Definition
تشكل الجاذبية والجيوديسيا معًا دراسة وقياس مجال جاذبية الأرض وشكلها الهندسي، باستخدام قياس الجاذبية والتسوية وتقنيات الفضاء لتحديد الجيود والأطر المرجعية وتغيرات الكثافة تحت السطحية المسجلة في شذوذات الجاذبية.
Scope
يغطي هذا المجال مجال جاذبية الأرض وتحديدها الجيوديسي: نظرية المجال الكامن واختزال قياسات الجاذبية إلى شذوذات، والجيود وشكل الأرض كشكل إهليلجي مرجعي بالإضافة إلى التموجات، ومبدأ التوازن القشري (isostasy) الذي يربط التضاريس ببنية الكثافة التعويضية. ويتناول جيوديسيا الأقمار الصناعية والفضاء، بما في ذلك تحديد المواقع بدقة ومهام الجاذبية المخصصة، وتفسير شذوذات الجاذبية لبنية القشرة والوشاح. وينصب التركيز على العلاقة بين مجال الجاذبية وشكل الأرض وتوزيع كثافتها الداخلي.
Sub-topics
Core questions
- كيف تُختزل قياسات الجاذبية إلى شذوذات تكشف عن الكثافة تحت السطحية؟
- ما هو الجيود، وكيف يحدد شكل الأرض؟
- كيف يربط التوازن القشري التضاريس السطحية بالكتلة التعويضية في العمق؟
- كيف تقيس مهام الأقمار الصناعية والجيوديسيا الفضائية مجال الجاذبية والمواقع؟
Key concepts
- الجهد الجاذبي وشذوذات الجاذبية
- تصحيحات الهواء الحر وبوجير
- الجيود والشكل الإهليلجي المرجعي
- التوازن القشري والتعويض القشري
- قياس الجاذبية عبر الأقمار الصناعية والجيوديسيا الفضائية
Key theories
- التوازن القشري (Isostasy)
- يتم تعويض التضاريس السطحية إلى حد كبير في العمق بحيث تمارس أعمدة القشرة والوشاح ضغطًا متساويًا تقريبًا عند عمق التعويض؛ وتفسر نماذج إيري وبرات الجبال بجذور قشرية عميقة أو باختلافات الكثافة الجانبية.
- الجيود والجيوديسيا الفيزيائية
- يحدد الجيود، وهو سطح متساوي الجهد لمجال الجاذبية يقارب متوسط مستوى سطح البحر، شكل الأرض ونقطة الإسناد للارتفاعات؛ وتربط الجيوديسيا الفيزيائية الجاذبية المقاسة بالجيود من خلال نظرية الجهد ومسائل القيم الحدية.
Clinical relevance
توفر الجاذبية والجيوديسيا الأطر المرجعية وأنظمة الارتفاع التي تقوم عليها عمليات رسم الخرائط والملاحة والهندسة؛ وتوجه شذوذات الجاذبية استكشاف المعادن والبترول، وتتتبع قياسات الجاذبية عبر الأقمار الصناعية فقدان الصفائح الجليدية، وتخزين المياه الجوفية، وتغير مستوى سطح البحر.
History
تنبأ نيوتن بتسطح الأرض، وأكدت بعثات قياس القوس في القرن الثامن عشر ذلك، وطور بوجير وإيري اختزالات الجاذبية والتوازن القشري في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، وحول عصر الأقمار الصناعية، الذي بلغ ذروته في مهام مخصصة مثل GRACE و GOCE، تحديد مجال الجاذبية والجيود.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre Bouguer
- George Biddell Airy
- Friedrich Robert Helmert
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- hofmannwellenhof2006
- turcotte2014
Frequently asked questions
- ما هو شذوذ الجاذبية؟
- هو الفرق بين الجاذبية المقاسة عند نقطة والقيمة المتوقعة لأرض مرجعية ملساء بعد التصحيحات القياسية؛ وتشير الشذوذات الإيجابية أو السلبية إلى مادة أكثر كثافة أو أخف تحت السطح، مما يجعل الجاذبية أداة لاستكشاف ما تحت السطح.
- لماذا يوصف شكل الأرض بالجيود بدلاً من الكرة؟
- لأن كتلة الأرض موزعة بشكل غير متساوٍ وتدور، فإن مجال جاذبيتها غير منتظم؛ والجيود هو السطح اللطيف والمتعرج متساوي الجهد الذي يتبع متوسط مستوى سطح البحر، مما يوفر مرجعًا ذا معنى فيزيائي للارتفاعات لا يمكن أن توفره الكرة البسيطة.