1. Динамические методы.

а). Наиболее используемый динамический метод - маятниковый. Для абстрактного объекта - математического маятника - период колебаний

где - длина маятника, - ускорение силы тяжести, - максимальное значение угла отклонения маятника от вертикали. Эта формула остается справедливой и для реального объекта - физического маятника, если в качестве взять так называемую приведенную длину где - момент инерции маятника, - масса, - расстояние от центра тяжести до оси вращения. При малых формула для периода принимает вид Точность определения периода возрастает при увеличении времени наблюдения за колебаниями маятника. Для абсолютных измерений ускорения силы тяжести необходимо измерять длину маятника. Зная

и на исходной точке, а также на i-той точке, можно выполнить относительные измерения в двух точках: по формуле т.е. в относительных измерениях длину определять не надо.

Хотя маятниковые приборы и подвержены воздействию температуры, влажности и других факторов, они характеризуются очень медленным и плавным сползанием нуль-пункта (изменением зависимости показаний в одной и той же точке от времени, вызванным старением системы).

При измерениях маятниковыми приборами в движении, например, при морских съемках, влияние качки можно существенно снизить, если применять несколько маятников, закрепленных на одном основании. В этом случае их колебания обычно сводят к колебаниям одного эмпирического маятника, используя сложный математический аппарат.

Погрешность абсолютных измерений ускорения силы тяжести маятниковыми приборами можно довести до 1 - 3 мГал, а относительных - при наземных исследованиях - до 0.1 мГал, при морских съемках - до 5 - 10 мГал.

б). Определение абсолютного значения ускорения силы тяжести можно проводить методом свободного падения, когда измеряется время свободного падения тела и расстояние, пройденное телом. Измерения отличаются большой трудоемкостью и выполняются на обсерваториях, где точность в определении можно довести до 0,01 мГал.

в). В настоящее время известны методы абсолютных и относительных измерений силы тяжести, основанные на изучении колебаний струн. В них измеряется частота колебаний струны, ее длина и масса. В результате можно рассчитать или .

2. Статистические гравиметры.

В практике гравиразведки применяются в основном статические гравиметры. Они основаны на компенсации силы тяжести силой упругости пружины или силой кручения нити. Гравиметры служат лишь для относительных измерений ускорения силы тяжести. Абсолютное значение в i-той точке получают, суммируя известное на исходной точке и измеренное приращение ускорения силы тяжести между i- той и исходной точками.

В гравиметрах 1-го рода мерой изменения ускорения силы тяжести служит изменение длины пружины, один конец которой закреплен, а к другому подвешен груз массой m (рис. 1.8, а). Равновесие в этом случае достигается при , где - длина пружины, - коэффициент упругости пружины. Проведя измерения на опорной точке , получим Аналогично в i-той точке будем иметь . Тогда приращение

силы тяжести между этими точками можно рассчитать по формуле

а б

Рис.1.8 Пружинная (а) и крутильная (б) системы гравиметров

Схема чувствительной системы гравиметра 2-го рода представлена на рис. 1.8, б. Здесь рычаг с грузиком крепится к горизонтальной упругой нити и под воздействием силы тяжести наклоняется, закручивая нить. С помощью измерительных пружин с микрометрическим винтом грузик выводится в горизонтальное положение. Переходя на другую точку, под воздействием приращения силы тяжести грузик отклоняется. Для вывода его в горизонтальное положение вновь необходимо использовать измерительную пружину, а на микрометрическом винте по специальной шкале взять отсчет Отсюда где - цена деления прибора, зависящая от его конструктивных особенностей.

Для повышения точности гравиметров применяется астазирование, т.е. искусственное увеличение чувствительности. Это достигается за счет того, что упругая система устанавливается в положение, близкое

к неустойчивому, благодаря чему, небольшие изменения ускорения силы тяжести вызывают большие изменения отсчета по шкале прибора.

На практике обычно используются гравиметры второго рода. В зависимости от материала, из которого изготовлена чувствительная система прибора, их делят на кварцевые, металлические и кварцево- металлические. Наибольшее распространение получили кварцевые гравиметры, например, отечественные ГАК-4М, ГАГ-2, ГНУ-КС и др. весом до 5 - 6 кг. Поскольку свойства кварца зависят от температуры, чувствительные системы помещают в термостатированные сосуды. Однако гравиметры обладают существенным недостатком - сползанием нуль-пункта, которое необходимо учитывать.

При морских съемках используются гравиметры, чувствительная система которых находится не в вакууме, а в вязкой жидкости, для исключения влияния ускорений, вызванных качкой. Высокочастотные изменения

, связанные с качанием подвижного основания, отфильтровываются путем взятия среднего отсчета за

интервал времени. Вблизи берега используются опускаемые для измерений на дно донные гравиметры. Используются также цифровые гравиметры, например, СИНТ-РЕКС, выпускаемые в Канаде.

Точность измерений с разными типами гравиметров на суше составляет 0,01 - 0,5 мГал, при измерениях на море и в воздухе точность достигает 1 мГал.