گرانش و ژئودزی
گرانش و ژئودزی میدان گرانشی، شکل و اندازه زمین را اندازهگیری میکنند و با استفاده از تغییرات گرانش، ساختار چگالی زیر سطح را بررسی کرده و ژئوئید را تعریف میکنند که ارتفاعات و سطح دریا نسبت به آن مرجعگذاری میشوند.
Definition
گرانش و ژئودزی با هم مطالعه و اندازهگیری میدان گرانشی و شکل هندسی زمین را شامل میشوند، با استفاده از گراویمتری، ترازیابی و تکنیکهای فضایی برای تعیین ژئوئید، چارچوبهای مرجع و تغییرات چگالی زیرسطحی که در ناهنجاریهای گرانشی ثبت میشوند.
Scope
این حوزه شامل میدان گرانشی زمین و تعیین ژئودتیک آن است: نظریه میدان پتانسیل و کاهش اندازهگیریهای گرانش به ناهنجاریها، ژئوئید و شکل زمین به عنوان یک بیضوی مرجع به علاوه نوسانات، و اصل ایزواستازی که توپوگرافی را به ساختار چگالی جبرانی مرتبط میکند. این حوزه به ژئودزی ماهوارهای و فضایی، از جمله موقعیتیابی دقیق و ماموریتهای اختصاصی گرانش، و تفسیر ناهنجاریهای گرانشی برای ساختار پوسته و گوشته میپردازد. تاکید بر رابطه بین میدان گرانشی، شکل زمین و توزیع چگالی داخلی آن است.
Sub-topics
Core questions
- چگونه اندازهگیریهای گرانش به ناهنجاریهایی کاهش مییابند که چگالی زیرسطحی را آشکار میکنند؟
- ژئوئید چیست و چگونه شکل زمین را تعریف میکند؟
- ایزواستازی چگونه توپوگرافی سطح را به جرم جبرانی در عمق مرتبط میکند؟
- ماموریتهای ماهوارهای و ژئودزی فضایی چگونه میدان گرانشی و موقعیتها را اندازهگیری میکنند؟
Key concepts
- پتانسیل گرانشی و ناهنجاریهای گرانشی
- تصحیحات هوای آزاد و بوگر
- ژئوئید و بیضوی مرجع
- ایزواستازی و جبران پوسته
- گراویمتری ماهوارهای و ژئودزی فضایی
Key theories
- ایزواستازی
- توپوگرافی سطح تا حد زیادی در عمق جبران میشود به طوری که ستونهای پوسته و گوشته در عمق جبران فشار تقریباً یکسانی اعمال میکنند؛ مدلهای ایری و پرات کوهها را با ریشههای عمیق پوسته یا با تفاوتهای چگالی جانبی توضیح میدهند.
- ژئوئید و ژئودزی فیزیکی
- ژئوئید، یک سطح همپتانسیل از میدان گرانشی که تقریباً میانگین سطح دریا را نشان میدهد، شکل زمین و مبنای ارتفاعات را تعریف میکند؛ ژئودزی فیزیکی گرانش اندازهگیری شده را از طریق نظریه پتانسیل و مسائل مقدار مرزی به ژئوئید مرتبط میکند.
Clinical relevance
گرانش و ژئودزی چارچوبهای مرجع و سیستمهای ارتفاعی را فراهم میکنند که زیربنای نقشهبرداری، ناوبری و مهندسی هستند؛ ناهنجاریهای گرانشی اکتشاف مواد معدنی و نفت را هدایت میکنند، و گراویمتری ماهوارهای از دست رفتن ورقههای یخی، ذخیره آبهای زیرزمینی و تغییر سطح دریا را ردیابی میکند.
History
نیوتن مسطح شدن زمین را پیشبینی کرد، سفرهای اکتشافی اندازهگیری قوس در قرن هجدهم آن را تأیید کردند، بوگر و ایری کاهشهای گرانشی و ایزواستازی را در قرون هجدهم و نوزدهم توسعه دادند، و عصر ماهوارهای، که با ماموریتهای اختصاصی مانند GRACE و GOCE به اوج خود رسید، تعیین میدان گرانشی و ژئوئید را متحول کرد.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre Bouguer
- George Biddell Airy
- Friedrich Robert Helmert
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- hofmannwellenhof2006
- turcotte2014
Frequently asked questions
- ناهنجاری گرانشی چیست؟
- تفاوت بین گرانش اندازهگیری شده در یک نقطه و مقدار مورد انتظار برای یک زمین مرجع هموار پس از تصحیحات استاندارد است؛ ناهنجاریهای مثبت یا منفی نشاندهنده مواد چگالتر یا سبکتر در زیر هستند، که گرانش را به ابزاری برای بررسی زیرسطح تبدیل میکند.
- چرا شکل زمین با ژئوئید و نه با یک کره توصیف میشود؟
- زیرا جرم زمین به طور نامنظم توزیع شده و میچرخد، میدان گرانشی آن نامنظم است؛ ژئوئید سطح همپتانسیل ملایم و ناهمواری است که از میانگین سطح دریا پیروی میکند و مرجعی از نظر فیزیکی معنادار برای ارتفاعات فراهم میکند که یک کره ساده نمیتواند.