Gravitasi dan Geodesi

Gravitasi dan geodesi mengukur medan gravitasi, bentuk, dan ukuran Bumi, menggunakan variasi gravitasi untuk menyelidiki struktur kepadatan di bawah permukaan dan untuk mendefinisikan geoid sebagai acuan ketinggian dan permukaan laut.

Definition

Gravitasi dan geodesi bersama-sama meliputi studi dan pengukuran medan gravitasi dan bentuk geometris Bumi, menggunakan gravimetri, perataan, dan teknik antariksa untuk menentukan geoid, kerangka referensi, dan variasi kepadatan bawah permukaan yang terekam dalam anomali gravitasi.

Scope

Area ini mencakup medan gravitasi Bumi dan penentuan geodesinya: teori medan potensial dan reduksi pengukuran gravitasi menjadi anomali, geoid dan bentuk Bumi sebagai elipsoid referensi ditambah undulasi, serta prinsip isostasi yang menghubungkan topografi dengan struktur kepadatan kompensasi. Ini membahas geodesi satelit dan antariksa, termasuk penentuan posisi yang tepat dan misi gravitasi khusus, serta interpretasi anomali gravitasi untuk struktur kerak dan mantel. Penekanannya adalah pada hubungan antara medan gravitasi, bentuk Bumi, dan distribusi kepadatan internalnya.

Sub-topics

• Isostasy and Crustal Structure
• Potential Field Theory and Gravity Anomalies
• Satellite and Space Geodesy
• The Geoid and Figure of the Earth

Core questions

• Bagaimana pengukuran gravitasi direduksi menjadi anomali yang mengungkapkan kepadatan bawah permukaan?
• Apa itu geoid, dan bagaimana ia mendefinisikan bentuk Bumi?
• Bagaimana isostasi menghubungkan topografi permukaan dengan massa kompensasi di kedalaman?
• Bagaimana misi satelit dan geodesi antariksa mengukur medan gravitasi dan posisi?

Key concepts

• Potensial gravitasi dan anomali gravitasi
• Koreksi udara bebas dan Bouguer
• Geoid dan elipsoid referensi
• Isostasi dan kompensasi kerak
• Gravimetri satelit dan geodesi antariksa

Key theories

Isostasi

Topografi permukaan sebagian besar dikompensasi di kedalaman sehingga kolom kerak dan mantel memberikan tekanan yang hampir sama pada kedalaman kompensasi; model Airy dan Pratt menjelaskan pegunungan dengan akar kerak yang dalam atau dengan perbedaan kepadatan lateral.

Geoid dan geodesi fisik

Geoid, permukaan ekuipotensial dari medan gravitasi yang mendekati permukaan laut rata-rata, mendefinisikan bentuk Bumi dan datum untuk ketinggian; geodesi fisik menghubungkan gravitasi terukur dengan geoid melalui teori potensial dan masalah nilai batas.

Clinical relevance

Gravitasi dan geodesi menyediakan kerangka referensi dan sistem ketinggian yang mendasari pemetaan, navigasi, dan rekayasa; anomali gravitasi memandu eksplorasi mineral dan minyak bumi, dan gravimetri satelit melacak hilangnya lapisan es, penyimpanan air tanah, dan perubahan permukaan laut.

History

Newton memprediksi pemipihan Bumi, ekspedisi pengukuran busur abad ke-18 mengkonfirmasinya, Bouguer dan Airy mengembangkan reduksi gravitasi dan isostasi pada abad ke-18 dan ke-19, dan era satelit, yang berpuncak pada misi khusus seperti GRACE dan GOCE, mengubah penentuan medan gravitasi dan geoid.

Key figures

• Isaac Newton
• Pierre Bouguer
• George Biddell Airy
• Friedrich Robert Helmert

Seminal works

• fowler2005
• hofmannwellenhof2006
• turcotte2014

Frequently asked questions

Apa itu anomali gravitasi?

Ini adalah perbedaan antara gravitasi yang diukur pada suatu titik dan nilai yang diharapkan untuk Bumi referensi yang mulus setelah koreksi standar; anomali positif atau negatif menunjukkan material yang lebih padat atau lebih ringan di bawahnya, menjadikan gravitasi sebagai alat untuk menyelidiki bawah permukaan.

Mengapa bentuk Bumi digambarkan oleh geoid daripada bola?

Karena massa Bumi tidak terdistribusi secara merata dan ia berotasi, medan gravitasinya tidak beraturan; geoid adalah permukaan ekuipotensial yang lembut dan bergelombang yang mengikuti permukaan laut rata-rata, menyediakan referensi yang bermakna secara fisik untuk ketinggian yang tidak dapat diberikan oleh bola sederhana.