Gravedad y Geodesia
La gravedad y la geodesia miden el campo gravitatorio, la forma y el tamaño de la Tierra, utilizando las variaciones de la gravedad para investigar la estructura de densidad bajo la superficie y para definir el geoide contra el cual se referencian las alturas y el nivel del mar.
Definition
La gravedad y la geodesia comprenden conjuntamente el estudio y la medición del campo gravitatorio y la forma geométrica de la Tierra, utilizando gravimetría, nivelación y técnicas espaciales para determinar el geoide, los marcos de referencia y las variaciones de densidad subsuperficial registradas en las anomalías de gravedad.
Scope
Esta área cubre el campo gravitatorio de la Tierra y su determinación geodésica: la teoría del campo potencial y la reducción de las mediciones de gravedad en anomalías, el geoide y la figura de la Tierra como un elipsoide de referencia más ondulaciones, y el principio de isostasia que vincula la topografía con la estructura de densidad compensatoria. Trata la geodesia satelital y espacial, incluyendo el posicionamiento preciso y las misiones de gravedad dedicadas, y la interpretación de las anomalías de gravedad para la estructura cortical y del manto. El énfasis está en la relación entre el campo gravitatorio, la forma de la Tierra y su distribución de densidad interna.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se reducen las mediciones de gravedad a anomalías que revelan la densidad subsuperficial?
- ¿Qué es el geoide y cómo define la figura de la Tierra?
- ¿Cómo relaciona la isostasia la topografía superficial con la masa compensatoria en profundidad?
- ¿Cómo miden las misiones satelitales y la geodesia espacial el campo gravitatorio y las posiciones?
Key concepts
- Potencial gravitatorio y anomalías de gravedad
- Correcciones de aire libre y de Bouguer
- El geoide y el elipsoide de referencia
- Isostasia y compensación cortical
- Gravimetría satelital y geodesia espacial
Key theories
- Isostasia
- La topografía superficial se compensa en gran medida en profundidad, de modo que las columnas de la corteza y el manto ejercen una presión casi igual a una profundidad de compensación; los modelos de Airy y Pratt explican las montañas por raíces corticales profundas o por diferencias de densidad lateral.
- El geoide y la geodesia física
- El geoide, una superficie equipotencial del campo gravitatorio que se aproxima al nivel medio del mar, define la figura de la Tierra y el datum para las alturas; la geodesia física relaciona la gravedad medida con el geoide a través de la teoría del potencial y los problemas de valores en la frontera.
Clinical relevance
La gravedad y la geodesia proporcionan los marcos de referencia y los sistemas de altura que sustentan la cartografía, la navegación y la ingeniería; las anomalías de gravedad guían la exploración de minerales y petróleo, y la gravimetría satelital rastrea la pérdida de capas de hielo, el almacenamiento de agua subterránea y el cambio del nivel del mar.
History
Newton predijo el achatamiento de la Tierra, las expediciones de medición de arcos del siglo XVIII lo confirmaron, Bouguer y Airy desarrollaron las reducciones de gravedad y la isostasia en los siglos XVIII y XIX, y la era satelital, que culminó en misiones dedicadas como GRACE y GOCE, transformó la determinación del campo gravitatorio y del geoide.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre Bouguer
- George Biddell Airy
- Friedrich Robert Helmert
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- hofmannwellenhof2006
- turcotte2014
Frequently asked questions
- ¿Qué es una anomalía de gravedad?
- Es la diferencia entre la gravedad medida en un punto y el valor esperado para una Tierra de referencia lisa después de las correcciones estándar; las anomalías positivas o negativas indican material más denso o más ligero debajo, lo que convierte a la gravedad en una herramienta para sondear el subsuelo.
- ¿Por qué la forma de la Tierra se describe mediante un geoide en lugar de una esfera?
- Debido a que la masa de la Tierra está distribuida de manera desigual y rota, su campo gravitatorio es irregular; el geoide es la superficie equipotencial suave y abultada que sigue el nivel medio del mar, proporcionando una referencia físicamente significativa para las alturas que una esfera simple no puede.