Vad är en geoid?

han Geoid O Jordens figur är den teoretiska ytan på vår planet, bestämd av havens genomsnittliga nivå och med en ganska oregelbunden form. Matematiskt definieras det som utrustningens yta på jordens effektiva gravitationspotential, vid havsnivå.

Eftersom det är en imaginär (icke -materiell) yta, korsar den kontinenter och berg, som om alla hav var förbundna med vattenlevande kanaler som passerar genom markmassorna.

Figur 1. Geoiden. Källa: det.

Jorden är inte en perfekt sfär, eftersom rotationen runt sin axel gör den till en slags boll som bitas av polerna, med dalar och berg. Det är därför sfäroidformen fortfarande är felaktig.

Samma rotation tillför en centrifugalkraft, vars resulterande eller effektiva kraft inte pekar på jordens centrum, men har en viss gravitationspotential associerad.

Utöver dessa geografiska olyckor skapar oegentligheter i densitet, och därför upphör kraften i gravitation attraktion i vissa områden definitivt att vara centrala.

Det är därför forskare, som börjar med C. F. Gauss, som utformade den ursprungliga geoiden 1828, skapade en geometrisk och matematisk modell för att representera jordens yta med större precision.

För detta ska ett hav vila, utan tidvatten eller havströmmar och konstant densitet, vars höjd fungerar som referens. Då anses det att jordens yta böljande försiktigt och stiger på platser där lokal tyngdkraft är större och sjunker när den minskar.

Under dessa förhållanden, låt oss göra accelerationen av effektiv tyngdkraft alltid vinkelrätt mot ytan vars punkter är till samma potential och resultatet är geoiden, som är oregelbunden eftersom utrustningen inte är symmetrisk.

[TOC]

Geoid fysisk grund

För att bestämma formen på geoiden, som har förfinats över tid, har forskare genomfört många åtgärder, med hänsyn till två faktorer:

Kan tjäna dig: vad är nettokraften? (Med exempel)

- Den första är att värdet av g, Det markbundna gravitationsfältet motsvarar gravitationens acceleration, Det beror på latitud: det är maximalt i polerna och minsta i Ecuador.

- Den andra är att som vi sa tidigare är jordens densitet inte homogen. Det finns platser där det ökar eftersom klipporna är tätare, det finns en ansamling av magma eller det finns mycket mark på ytan, till exempel ett berg.

Där densiteten är större, g Det är också. Anteckna det g Det är en vektor och det är därför han betecknas med djärv.

Landgravitationspotentialen

För att definiera geoiden behövs potentialen på grund av tyngdkraften, för vilken gravitationsfältet måste definieras som gravitationskraften per massenhet.

Om en testmassa m Det placeras i detta fält, kraften som jorden utövar är dess vikt p = mg, därför är fältets storlek:

Styrka / massa = p / m = g

Vi vet redan dess genomsnittliga värde: 9.8 m/s² Och om jorden var sfärisk skulle den riktas mot dess centrum. På samma sätt, enligt Newtons universella gravitationslag:

P = gm m /r²

Där m är jordens massa och g är konstanten för universell gravitation. Sedan storleken på gravitationsfältet g är:

g = gm/r²

Det ser mycket ut som ett elektrostatiskt fält, så att du kan definiera en gravitationspotential som är analog med det elektrostatiska:

V = -gm/r

Konstanten G är den universella gravitationskonstanten. Tja, ytorna som gravitationspotentialen alltid har samma värde kallas Ekvipotentialytor och g är alltid vinkelrätt mot dem, som sagt tidigare.

För den här typen av potential är utrustningsytor koncentriska sfärer. Det arbete som krävs för att flytta en massa på dem är noll, eftersom styrkan alltid är vinkelrätt mot någon väg över teamet.

Sidokomponent i tyngdkraften

Eftersom jorden inte är sfärisk måste tyngdens acceleration ha en sidokomponent G_l På grund av centrifugalacceleration, orsakad av planetens rotationsrörelse runt dess axel.

Kan tjäna dig: paramagnetism

I följande figur visas denna komponent i grönt, vars storlek är:

g_l = Ω²till

figur 2. Effektiv tyngdkraftsacceleration. Källa: Wikimedia Commons. Hightemplar / allmän domän.

I denna ekvation Ω Det är jordens vinkelhastighet till Det är avståndet mellan punkten på jorden, till en viss latitud och axeln.

Och i rött är komponenten som beror på planetarisk gravitation attraktion:

g_antingen = Gm/r²

Som ett resultat, genom att lägga till vektor g_antingen + g_l, En resulterande acceleration har sitt ursprung g (i blått) Det är den verkliga accelerationen av jordens tyngdkraft (eller effektiv acceleration) och det som vi ser inte pekar exakt på centrum.

Dessutom beror sidokomponenten på latitud: den är noll i polerna och det är därför gravitationsfältet är maximalt. I Ecuador motsätter han sig gravitationsattraktion och minskar effektiv tyngdkraften, vars storlek kvarstår:

g = gm/r² - Ω²R

Med R = Ekvatorialradio på jorden.

Det är nu underförstått att jordens utrustningsytor inte är sfäriska, utan att de antar ett sådant sätt att g är alltid vinkelrätt mot dem vid varje punkt.

Skillnader mellan geoid och ellipsoid

Här är den andra faktorn som påverkar variationen i landets gravitationsfält: de lokala variationerna av tyngdkraften. Det finns platser där tyngdkraften ökar eftersom det finns mer massa, till exempel i kullen i figur A).

Figur 3. Jämförelse mellan geoid och ellipsoid. Källa: Lowrie, W.

Eller det finns en ackumulering eller överskottsmassa under ytan, som i B). I båda fallen finns det en höjd i geoiden eftersom ju större massan, större intensitet i gravitationsfältet.

I stället på havet är densiteten lägre och som en följd sänker Geoide, som vi ser till vänster om figur A), ovanför havet.

Kan tjäna dig: Fysisk optik: Historia, ofta villkor, lagar, applikationer

Från figur B) Det noteras också att lokal tyngdkraft, indikerad med pilar, alltid är vinkelrätt mot geoidytan, som vi har sagt. Detta händer inte alltid med referens ellipsoid.

Geoid -vågor

I figuren indikeras också, med en dubbelriktad pil, höjdskillnaden mellan geoid och ellipsoid, vilket kallas vågformighet Och det betecknas som n. Positiva vågor är relaterade till överskott av massa och negativa defekter.

Olyckor överstiga nästan aldrig 200 m. Egentligen beror värdena på hur havsnivån som fungerar som referens väljs, eftersom vissa länder väljer olika beroende på deras regionala egenskaper.

Fördelar med att representera jorden som en geoid

-På geoiden den effektiva potentialen, resultatet av potentialen på grund av tyngdkraften och centrifugalpotentialen, den är konstant.

-Tyngdkraften verkar alltid vinkelrätt mot geoiden och horisonten är alltid tangentiell för honom.

-Geoiden erbjuder en referens för stora precisionskartografiska applikationer.

-Genom geoid seismologer kan upptäcka djupet som jordbävningar förekommer.

-Positioneringen av GPS beror på geoiden som ska användas som referens.

-Havytan är också parallell med geoiden.

-Geoidens höjder och nedstigningar indikerar överdrivna eller massfel, vilka är Gravimetriska avvikelser. När en anomali upptäcks och beroende på dess värde är det möjligt att dra slutsatsen till underjorden för geologiska strukturer, åtminstone till och med vissa djup.

Detta är grunden för gravimetriska metoder i geofysik. En gravimetrisk anomali kan indikera ansamlingar av vissa mineraler, strukturer begravda under jord eller även tomma utrymmen. Saltkupoler i undergrunden, detekterbar med gravimetriska metoder, är indikativa i vissa fall av närvaron av olja.

Referenser

1. DEN DÄR. Euronews. Gravitys grepp på jorden. Återhämtat sig från: YouTube.com.
2. GLÄDJE. Geoid. Återhämtat sig från: YouTube.com.
3. Grieme-Klee, s. Gruvutforskningar: Gravimetri. Återhämtat sig från: geovirtual2.Kli.
4. Lowrie, w. 2007. Grundläggande geofysik. 2: a. Utgåva. Cambridge University Press.
5. Noaa. Vad är geoiden?. Återhämtat sig från: Geodesy.Noaa.Gov.
6. Sheriff, r. 1990. Applicera geofysik. 2: a. Utgåva. Cambridge University Press.