8. Нормальное значение силы тяжести Земли

Гравитационное поле принято делить на 2 части:

1) нормальное гравитационное поле;

2) остаточное аномальное гравитационное поле.

Нормальное гравитационное поле – значение силы тяжести, определенное на уровенной поверхности теоретической Земли. За теоретическую Землю принят эллипсоид вращения, поверхность которого называется геоидом. Земные изменения силы тяжести на поверхности эллипсоида вращения описываются формулой γ₀= γ_э(1+β₁sin²φ – β₂ sin² 2φ).

Формула называется формулой нормального значения силы тяжести – формула Клеро. В зависимости от того, какие берутся экваториальный и полярный радиусы Земли и получаемые коэффициенты, можно написать несколько вариантов этой формулы:

1) Формула Гельмерта получена по данным измерений в 1603г. на гравиметрических пунктах. Относительное изменение силы тяжести от полюса к экватору при 1/282,2.

2) Формула Кассиниса при 1/287.

3) В 1967г. на четырнадцатой генеральной ассамблее Международного геофизического и геодезического союза была принята формула геодезической референц-системы, которая считается международной при 1/298,279.

9. Термические свойства горных пород

Основными термическими свойствами горных пород являются: теплопроводность (λ), теплоемкость (с), температуропроводность (а), геотермический градиент (Г) и геотермическая ступень (G). Теплопрово́дность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Единицами измерения теплопроводности является Вт/(м·K). Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 К. Теплоёмкость тела (C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT. Единица измерения теплоёмкости в системе СИ — Дж/К. Температуропроводность (коэффициент температуропроводности) — физическая величина, характеризующая скорость изменения (выравнивания) температуры вещества в неравновесных тепловых процессах. Численно равна отношению теплопроводности к произведению удельной теплоёмкости при постоянном давлении на плотность вещества, в системе СИ измеряется в м²/с. Геотермический градиент - физическая величина, описывающая скорость нагревания Земли в зависимости от расстояния от поверхности. Математически выражается изменением температуры, приходящимся на единицу глубины. (м/ ). Геотермическая ступень – величина обратная градиенту, интервал глубины земной коры в метрах, на котором температура повышается на 1. (

10. Сила тяжести и ее потенциал

Силой тяжести называется сила, с которой всякое тело притягивается к Земле. Она является результирующей двух сил: силы притяжения Земли и центробежной силы g = F + P. Сила притяжения – это универсальная сила природы и ее свойство выражает закон всемирного тяготения Ньютона, согласно которому две точки с массами m₁ и m₂ притягиваются с силой F, пропорциональной произведению масс этих точек и обратно пропорциональной расстояния R между ними F=Gm₁m₂/R². Если считать Землю шаром, то в первом приближении ускорение силы притяжения будет F = GM/R², где M – масса Земли, R – радиус Земли, G – гравитационная постоянная (66,7*10^-12 м³/ кг*с²).

Центробежная сила - сила, пропорциональная расстоянию r от оси вращения и квадрату угловой скорости вращения P=r ω² ω=2π/T. Величина центробежной силы изменяется от полюса к экватору незначительно. Максимальна она на экваторе, на полюсе равна нулю. Гравитационное поле Земли относится к классу потенциальных полей, т.е. таких, когда в каждой точке пространства вокруг Земли можно поставить в соответствие некоторую непрерывную и имеющую непрерывные производные функцию. Такую функцию называют гравитационной постоянной или потенциалом силы тяжести. Чтобы эта функция удовлетворяла определению потенциала и выражениям W = U + V. Потенциал притяжения U и потенциальный центр силы V.