Gravité et Géodésie
La gravité et la géodésie mesurent le champ de gravité, la forme et la taille de la Terre, en utilisant les variations de gravité pour sonder la structure de densité sous la surface et pour définir le géoïde par rapport auquel les altitudes et le niveau de la mer sont référencés.
Definition
La gravité et la géodésie englobent l'étude et la mesure du champ de gravité et de la forme géométrique de la Terre, en utilisant la gravimétrie, le nivellement et les techniques spatiales pour déterminer le géoïde, les systèmes de référence et les variations de densité souterraines enregistrées dans les anomalies de gravité.
Scope
Ce domaine couvre le champ de gravité terrestre et sa détermination géodésique : la théorie du potentiel et la réduction des mesures de gravité en anomalies, le géoïde et la figure de la Terre comme ellipsoïde de référence avec ses ondulations, et le principe d'isostasie qui relie la topographie à la structure de densité compensatrice. Il traite de la géodésie par satellite et spatiale, y compris le positionnement précis et les missions de gravité dédiées, ainsi que l'interprétation des anomalies de gravité pour la structure crustale et mantellique. L'accent est mis sur la relation entre le champ de gravité, la forme de la Terre et sa distribution interne de densité.
Sub-topics
Core questions
- Comment les mesures de gravité sont-elles réduites en anomalies qui révèlent la densité souterraine ?
- Qu'est-ce que le géoïde, et comment définit-il la figure de la Terre ?
- Comment l'isostasie relie-t-elle la topographie de surface à la masse compensatrice en profondeur ?
- Comment les missions satellitaires et la géodésie spatiale mesurent-elles le champ de gravité et les positions ?
Key concepts
- Potentiel gravitationnel et anomalies de gravité
- Corrections à l'air libre et de Bouguer
- Le géoïde et l'ellipsoïde de référence
- Isostasie et compensation crustale
- Gravimétrie satellitaire et géodésie spatiale
Key theories
- Isostasie
- La topographie de surface est largement compensée en profondeur de sorte que les colonnes de la croûte et du manteau exercent une pression presque égale à une profondeur de compensation ; les modèles d'Airy et de Pratt expliquent les montagnes par des racines crustales profondes ou par des différences de densité latérales.
- Le géoïde et la géodésie physique
- Le géoïde, une surface équipotentielle du champ de gravité approximant le niveau moyen de la mer, définit la figure de la Terre et le système de référence pour les altitudes ; la géodésie physique relie la gravité mesurée au géoïde par la théorie du potentiel et les problèmes aux limites.
Clinical relevance
La gravité et la géodésie fournissent les systèmes de référence et les systèmes d'altitude qui sous-tendent la cartographie, la navigation et l'ingénierie ; les anomalies de gravité guident l'exploration minière et pétrolière, et la gravimétrie par satellite permet de suivre la perte des calottes glaciaires, le stockage des eaux souterraines et les changements du niveau de la mer.
History
Newton a prédit l'aplatissement de la Terre, les expéditions de mesure d'arc du XVIIIe siècle l'ont confirmé, Bouguer et Airy ont développé les réductions de gravité et l'isostasie aux XVIIIe et XIXe siècles, et l'ère satellitaire, culminant avec des missions dédiées telles que GRACE et GOCE, a transformé la détermination du champ de gravité et du géoïde.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre Bouguer
- George Biddell Airy
- Friedrich Robert Helmert
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- hofmannwellenhof2006
- turcotte2014
Frequently asked questions
- Qu'est-ce qu'une anomalie de gravité ?
- C'est la différence entre la gravité mesurée en un point et la valeur attendue pour une Terre de référence lisse après des corrections standard ; les anomalies positives ou négatives indiquent un matériau plus dense ou plus léger en dessous, faisant de la gravité un outil pour sonder le sous-sol.
- Pourquoi la forme de la Terre est-elle décrite par un géoïde plutôt que par une sphère ?
- Parce que la masse de la Terre est inégalement distribuée et qu'elle tourne, son champ de gravité est irrégulier ; le géoïde est la surface équipotentielle douce et bosselée qui suit le niveau moyen de la mer, fournissant une référence physiquement significative pour les altitudes qu'une simple sphère ne peut pas offrir.