Gravidade e Geodesia
A gravidade e a geodesia medem o campo gravitacional, a forma e o tamanho da Terra, utilizando variações na gravidade para investigar a estrutura de densidade abaixo da superfície e para definir o geoide em relação ao qual as alturas e o nível do mar são referenciados.
Definition
A gravidade e a geodesia, em conjunto, compreendem o estudo e a medição do campo gravitacional e da forma geométrica da Terra, utilizando gravimetria, nivelamento e técnicas espaciais para determinar o geoide, os referenciais e as variações de densidade subsuperficiais registradas nas anomalias gravitacionais.
Scope
Esta área abrange o campo gravitacional da Terra e sua determinação geodésica: a teoria do campo potencial e a redução de medições de gravidade em anomalias, o geoide e a figura da Terra como um elipsoide de referência mais ondulações, e o princípio da isostasia que liga a topografia à estrutura de densidade compensatória. Trata da geodesia por satélite e espacial, incluindo posicionamento preciso e missões gravitacionais dedicadas, e a interpretação de anomalias gravitacionais para a estrutura da crosta e do manto. A ênfase está na relação entre o campo gravitacional, a forma da Terra e sua distribuição interna de densidade.
Sub-topics
Core questions
- Como as medições de gravidade são reduzidas a anomalias que revelam a densidade subsuperficial?
- O que é o geoide e como ele define a figura da Terra?
- Como a isostasia relaciona a topografia da superfície à massa compensatória em profundidade?
- Como as missões de satélite e a geodesia espacial medem o campo gravitacional e as posições?
Key concepts
- Potencial gravitacional e anomalias de gravidade
- Correções de ar livre e Bouguer
- O geoide e o elipsoide de referência
- Isostasia e compensação crustal
- Gravimetria por satélite e geodesia espacial
Key theories
- Isostasia
- A topografia da superfície é amplamente compensada em profundidade, de modo que as colunas da crosta e do manto exercem pressão quase igual em uma profundidade de compensação; os modelos de Airy e Pratt explicam as montanhas por raízes crustais profundas ou por diferenças laterais de densidade.
- O geoide e a geodesia física
- O geoide, uma superfície equipotencial do campo gravitacional que se aproxima do nível médio do mar, define a figura da Terra e o datum para alturas; a geodesia física relaciona a gravidade medida ao geoide através da teoria do potencial e problemas de valor de contorno.
Clinical relevance
A gravidade e a geodesia fornecem os referenciais e sistemas de altura que sustentam o mapeamento, a navegação e a engenharia; as anomalias gravitacionais guiam a exploração mineral e de petróleo, e a gravimetria por satélite monitora a perda de camadas de gelo, o armazenamento de águas subterrâneas e a mudança do nível do mar.
History
Newton previu o achatamento da Terra, expedições de medição de arco do século XVIII o confirmaram, Bouguer e Airy desenvolveram reduções de gravidade e isostasia nos séculos XVIII e XIX, e a era dos satélites, culminando em missões dedicadas como GRACE e GOCE, transformou a determinação do campo gravitacional e do geoide.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre Bouguer
- George Biddell Airy
- Friedrich Robert Helmert
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- hofmannwellenhof2006
- turcotte2014
Frequently asked questions
- O que é uma anomalia de gravidade?
- É a diferença entre a gravidade medida em um ponto e o valor esperado para uma Terra de referência suave após correções padrão; anomalias positivas ou negativas indicam material mais denso ou mais leve abaixo, tornando a gravidade uma ferramenta para investigar o subsolo.
- Por que a forma da Terra é descrita por um geoide em vez de uma esfera?
- Como a massa da Terra é distribuída de forma desigual e ela gira, seu campo gravitacional é irregular; o geoide é a superfície equipotencial suave e irregular que segue o nível médio do mar, fornecendo uma referência fisicamente significativa para alturas que uma esfera simples não pode.