Эффект Этвеша и его учет
Э
ффект
Этвеша.
Из теоретической механики известно,
что на движущееся тело по поверхности
сферы, действует ускорение Кориолиса,
которое равно удвоенному векторному
произведению угловой скорости вращения
системы отчета ω
(угловой скорости вращения Земли) на
вектор относительной скорости судна
V:
В
ектор
ω
направлен
на полюс мира (из центра Земли на северный
полюс). В точке, где располагается судно,
его можно представить в виде двух
составляющих – горизонтального вектора
ωN
(вектора,
направленного по касательной к поверхности
Земли вдоль меридиана) и вертикального
ωZ
(вектора, направленного вдоль радиуса
Земли). Скорость движения судна V
также может быть разложена на две
составляющие – по меридиану VN
(северную
составляющую) и по широте VE
(восточную
составляющую).
Первое слагаемое – вертикальная составляющая ускорения Кориолиса, второе – горизонтальное. Первое слагаемое вносит ошибку в измеренное значение силы тяжести, второе – вызывает отклонение вертикали.
Оба ускорения создают силу, которая будет изменять значение силы тяжести. Для учета этого искажения вводится поправка, которая и называется поправкой Этвеша и при постоянной скорости судна будет иметь вид:
Искажение, связанное с движением судна, не будет возникать, если судно будет двигаться по меридиану с севера на юг или с юга на север. При движении судна с запада на восток будет происходить увеличение центробежной силы, которая будет уменьшать значение силы тяжести, а при движении с востока на запад – центробежная сила будет уменьшаться, что в свою очередь приведет к увеличению значений силы тяжести.
В
осточная
составляющая скорости судна определяется
его истинной скоростью V
и курсом движения судна K
(углом, отсчитываемым от меридиана по
часовой стрелке до направления движения
судна):
Поправка Этвеша определяется в миллигалах, скорость судна – в км/ч или узлах (1узел = 1 морская миля/час, 1 мор. миля ≈ 1.8 км), угловая скорость вращения Земли (в 24 часах содержится 86164 секунд)
44 Особенности методики измерений ускорения силы тяжести на море и в воздухе.
45 Площадные и профильные съемки.
Гравиметрическая съемка может быть площадной или профильной.
Площадной называется съемка, результаты которой позволяют построить карту изоаномал силы тяжести для исследуемой площади. Сеть пунктов площадной съемки может быть регулярной и нерегулярной. При регулярной сети измерения выполняются по системе параллельных прямолинейных профилей, расположенных на равных расстояниях L друг от друга и с постоянным шагом X по профилю. Площадная съемка по регулярной сети дает наиболее полную и достоверную характеристику гравитационного поля исследуемого района и потому является основным видом гравиметрической съемки.
Профильной называется съемка, результаты которой из-за взаимной удаленности отдельных профилей измерений позволяют получать изменения аномалий силы тяжести лишь вдоль этих линий. Профильная съемка применяется для решения ограниченного круга задач. К ним относятся исследование глубинного строения земной коры, изучение протяженных геологических объектов (зон контактов крупных тектонических блоков, зон разломов, пластовых залежей), определение интенсивности и характера аномалий на эталонном участке с целью оценки эффективности и определения методики проведения гравиметрической съемки в новом районе, а также на труднодоступных участках.
8. Методика гравиметрической съемки – это совокупность приемов и способов выполнения различных полевых и камеральных работ. Сюда входят:
вид съемки (площадная, профильная);
масштаб съемки (масштаб отчетной гравиметрической карты при площадных съемках);
средняя квадратичная погрешность определения аномалий силы тяжести;
геометрия и густота сети измерений;
точность измерения силы тяжести.
9. Проектная точность съемки выбирается в соответствии с интенсивностью ожидаемых или исследуемых аномалий. Среднюю квадратичную погрешность определения значений аномалий силы тяжести в редукции Буге с реальной плотностью промежуточного слоя рекомендуется устанавливать не более 1/3 минимальной величины ожидаемых локальных аномалий.
10. Источники погрешностей, определяющих точность наблюдений, можно разбить на две группы: а) инструментальные погрешности и б) личные ошибки наблюдателя. Инструментальные погрешности связаны с явлениями остаточной деформации в упругой системе и температурными влияниями, приводящими к сползанию во времени нуль-пункта. Подобные систематические погрешности и ряд других устраняются тщательной регулировкой всех узлов гравиметра, применением специальных методик измерения, приводящих к сокращению продолжительности рейсов, увеличению количества наблюдений на пунктах как одним гравиметром, так и группой гравиметров и, конечно, специальной методикой обработки измерений. Случайные ошибки измерений неустранимы, однако величина их может быть сведена к минимуму при определенном навыке наблюдателя и при соблюдении определенных условий обращения с прибором.
11. Методика измерений с гравиметром. Характерной особенностью современной гравиметрической аппаратуры является относительный принцип измерений силы тяжести (измерение приращений), а также непрерывное изменение нулевого уровня отсчета гравиметра (сползание нуль-пункта). Поэтому гравиметрические съемки проводятся с использованием опорных гравиметрических пунктов (пунктов с предварительно определенными значениями силы тяжести), служащих для учета сползания нуль-пункта гравиметров и приведения результатов измерений к единому уровню.
Наблюдения проводятся рейсами, состоящими из отдельных звеньев, которые должны начинаться и заканчиваться на опорных точках. Длительность наблюдений звена определяется временным интервалом линейного сползания нуль-пункта, и поправки за сползание нуль-пункта вводятся в наблюденные значения в каждом звене независимо.
Для контроля работы гравиметров рекомендуется в течение всего полевого сезона строить графики изменения нуль-пункта.
12. Измерения должны сопровождаться регистрацией номеров гравиметрических пунктов и всех параметров, необходимых для вычисления измеренных значений силы тяжести. Регистрация может осуществляться в полевых журналах или электронных запоминающих устройствах.
При заполнении полевых журналов не допускаются подчистки и исправления “цифра по цифре”. Ошибочная запись перечеркивается тонкой линией и сверху делается новая запись. Необходимо помнить, что полевой журнал является документом, свидетельствующим о проведенной съемке.
13. Густота сети пунктов измерений должна обеспечивать выявление аномалий силы тяжести от исследуемых объектов. Наиболее эффективной для выявления аномалий является сеть пунктов с равномерной густотой. При площадной съемке предпочтительной является сеть расположения пунктов измерений по параллельным прямолинейным профилям. При площадной съемке густоту сети рекомендуется выбирать таким образом, чтобы аномалии ожидаемого размера выявлялись не менее, чем на трех профилях и не менее, чем на трех пунктах по каждому из этих профилей. Минимальные требования к густоте сети должны исходить из того, что аномалия силы тяжести при площадной съемке считается достоверной, если она выделена не менее чем на трех пунктах, измеренных в независимых звеньях.