
- •Вступ історія розвитку гpabimetpiї. Гравіметричні роботи в україні
- •Гравіметричні пункти, які визначені в Україні до 1914 року
- •1.2 . Прискорення сили ваги і її потенціал
- •1.3. Другіпохідні потенціалу прискорення сили ваги
- •1.6 Нормальне гравітаційне поле землі
- •1.7 . Аномальне гравітаційне поле Землі
- •Розділ 2 абсолютні вимірювання прискорення сили ваги
- •2.1 Теорія коливання фізичного маятника
- •2. Маятниковий метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •2.З.Точність абсолютних визначень маятниковим методом
- •Балістичний метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •Прилади для абсолютних визначень балістичним методом
- •Розділ 3 динамічний метод відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Основи маятникового методу
- •Поправка за амплітуду коливань
- •Поправка за температуру
- •Поправка за густину навколишнього середовища
- •Поправка за частоту кварцового генератора
- •Поправка за співхитання штатива. Метод Венінга-Мейнеса
- •Віілив електричного і магнітного полів, мікросейсм, нахилу маятника на період коливання маятника
- •Методи вимірювання періоду і амплітуди коливання маятника
- •Маятникові прилади для відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Програма спостережень на пункті і обробка їх результатів
- •Оцінка точності гравіметричного зв’язку, виконаного маятниковими приладами
- •Розділ 4 відносні вимірювання прискорення сили ваги статичними гравіметрами
- •Загальні відомості про статичні гравіметри
- •Класифікація гравіметрів
- •Теорія механічних гравіметрів. Чутливість гравіметра
- •Вплив нахилу гравіметра
- •Вплив магнітного і електричного полів і мікросейсмічних коливань грунту
- •Дослідження, регулювання і визначення основних характеристик гравіметрів
- •4.7.1. Регулювання оптичної системи
- •4.7.2. Регулювання рівнів на мінімум чутливості до кута нахилу
- •4.7.3. Контроль чутливості гравіметра
- •4.7.4. Визначення часу стабілізації відліку
- •4.7.5. Еталонування гравіметрів
- •Еталонування гравіметрів на полігоні
- •Еталонування гравіметрів методом нахилу
- •Еталонування гравіметрів методом навішування додаткових тягарців
- •Розрахунок діапазону вимірювань і ного зміни
- •4.8. Методика вимірювань статичними гравіметрами
- •4.9. Сучасні типи статичних гравіметрів
- •Кварцові гравіметри Уорден, Шарп, Содін
- •Металеві астазовані гравіметри Північна Америка” і Лаксоста-Ромбері
- •Теорія гравітаційного варіометра
- •5.2. Будова гравітаційних варіометрів.
- •5.4. Про можливість вимірювання вертикального градієнта сили ваги
- •8.1. Види гравіметричного знімання
- •8 2.0Порні і рядові гравіметричні мережі
- •8.3. Оцінка точностігравіметричного зв’язку при багаторазових групових вимірюваннях
- •8.4. Способи врівноважування опорних гравіметричних мереж
- •8.5. Обчислення аномалій сили ваги
Гравіметричні пункти, які визначені в Україні до 1914 року
Рік |
Пункт |
Маятник |
Спостерігач |
1868 |
Кам'янець-Подільський |
Репсольда |
А.Савич, П.Смислов |
1868 |
Кременець |
-//- |
-//- |
1888-1889 |
Солониха |
-//- |
Ф.Бредихін, П.Штернберг |
1888-1889 |
Сергіївка |
-//- |
-//- |
1892 |
Олександрівськ |
-//- |
Н.Вільницький |
1904 |
Київ |
Штериска |
М.Рудський |
1908 |
Одеса |
-//- |
А.Аганін |
1909 |
Маріуполь |
-//- |
Н.Корзун |
1909 |
Бердянськ |
-//- |
Н.Корзун |
1909 |
Генічевськ |
-//- |
Н.Корзун |
1909 |
Одеса |
-//- |
О.Геккер |
1914 |
Київ |
-//- |
Т.Банахевич |
1914 |
Харків |
-//- |
Т.Банахевич |
1914 |
Кам'янка |
-//- |
Т.Банахевич |
Полтавській гравіметричній обсерваторії ( ПГО ) було передбачено розв'язувати такі основні завдання:
1 ) планомірне вивчення прискорення сили ваги в різних пунктах України з метою складання гравіметричної карти,
2 ) вивчення припливних змін сили ваги і деформацій Землі,
3 ) вивчення руху полюса Землі і коливань широти .
З самого початку функціонування ПГО розпочались експедиційні гравіметричні роботи з маятниковими приладами Штюкрата, які придбав А. Я. Орлов у 1913 році для Одеської астрономічної обсерваторії. В першу чергу були здійснені гравіметричні зв'язки Полтави з центром європейської системи - Потсдамом і з усіма пунктами СРСР. 3 1926 по 1933 роки були виконані такі гравіметричні зв'язки Полтави: шість разів з Одесою, три рази з Пулково і Москвою , два рази з Казанню і Tбілісі , а також чотири рази з Ленінградом ( головна Палата мір і ваг ) . У 1927 році під керівництвом А. Я. Орлова був виконаний гравіметричний зв'язок пункту Полтавської обсерваторії з Потсдамом . Паралельно з цим виконувалось маятникове гравіметричне знімання України , в результаті якого були одержані матеріали для складання гравіметричної карти. Було виявлено багато різних аномалій сили ваги на території України , серед яких найбільшою була Чернігівська аномалія. На прикладі гравіметричного знімання України А. Я. Орлов показав переваги суцільного гравіметричного знімання в порівнянні із зніманням окремих вузьких профілів . А Я. Орлов ретельно працював над удосконаленням маятниковоїгравіметричної апаратури. Під його керівництвом механік Одеської механічної майстерні І. Тимченко виконував дослідження, пов’язані з виготовленням геодезичного годинника з незмінними маятниками.За кресленнями А. Я. Орлова механік Гамбуprcької морської обсерваторії Бреккінг виготовив оптичний лічильник, який вперше в Україні був використаний і одержав широке застосування.
Малочисельний колектив ПГО з 1926 по 1938 р . виконав 42 експедиції і визначив біля 500 гравіметричних пунктів з допомогою маятникових приладів Штернека і Штюкрата . Під керівництвом А. Я Орлова в експедиціях приймали участь співробітники обсерваторії : З. Аксентьєва , Т. Буй , В Гуссова , В Елістратов , Е. Лаврентьєва , М. Мигаль , П. М. Михайловський , М. Попов та працівники інших установ. До 1938 року гравіметрична карта України була завершена і передана геологічним організаціям . Після завершення цієї роботи відомий російський гравіметрист і астроном академік О. Михайлов писав , що ПГО був поставлений перший лише в Україні успішний і правильний дослід суцільного гравіметричного знімання . В ПГО продовжувалась розробка варіометра , яким займалась невелика група співробітників очолювана П. Нечипоренком .
Під час другої світової війни на території України гравіметричні роботи практично не виконувались . Післявоєнний період характерний тим , що для виконання вимірювань сили ваги масово запроваджуються гравіметри , які без сумніву мали ряд суттєвих переваг перед маятниковим приладом . Точність вимірювань сили ваги гравіметрами в порівнянні з маятниковими приладами зросла в цей час на порядок , а саме від 3-5 мГал до 0,3-0,5 мГал . Крім того , цей період характеризується збільшенням обсягугравірозвідувальних робіт , гравіметричного знімання згущення навколо астрономічних пунктів астрономо –гравіметричного нівелювання , визначення сили ваги на морі з використанням надводних і підводних суден. Так , з кінця 40 - х і до початку 60 - х років на територію України була складена гравіметрична карта масштабу 1 : 200000, а в 60 - х роках гравіметрична карта масштабу 1 : 50000. Гравіметричне знімання виконувались трестом Укргеофізика, під керівництвом Шерешевської С. Я. В Західній Україні гравіметричні роботи виконувались під керівництвом Бородатого l . Й., Фільштинського Л.Є. і Біліченка В.Я.
Перші в колишньому СРСР спостереження припливних змін прискорення сили ваги були виконані в 1955 році в ПГО 3. М. Аксентьєвоюгравіметром Граф - 2 . На початку 60 - х років ці роботи були значно розширені , коли обсерваторія придбала два гравіметри фірми " Асканія " GS - 11 i GS - 12 . Програмою спостережень було передбачено визначення гармонійних сталих припливних хвиль в різних пунктах і тривалі спостереження припливних змін сили ваги в одному пункті з метою удосконалення методики спостереження , виявлення тонких ефектів внутрішньої будови Землі . Перший ряд спостережень у Полтаві виконав в 1961-1964 роках І. Дичко гравіметром GS – 11. Пізніше , в 1973 р . , у Полтаві на основі більш удосконаленої методики були виконані спостереження двома гравіметрами GS - 11 i GS - 12 ( В. Баленко , П . Корба , В.Булацен, В. Шляховий , I. Дичко ) . Дещо раніше П. Корба ( 1965 р . ) організував спостереження варіацій сили ваги в Сімферополі , Ялті , Бахчисараї і закінчив їх у 1971 році .
Ці роботи виконувалися в рамках комплексного вивчення Чорноморської западини і досліджень Кримського геодинамічного полігону . Роботи Полтавської гравіметричної обсерваторії ,пов'язані з вивченням гравітаційного поля Землі і земних припливів , одержали високу оцінку спеціалістів і широке визнання.
Розділ 1
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
ГРАВІТАЦІЙНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ
Закон всесвітнього тяжіння. Гравітаційна стала
Відомий англійський вчений І. Ньютон ( 1643-1727 ) відкрив точний закон тяжіння, який можна сформулювати так : кожна частинка матерії притягує кожнуіншу частинку з силою , прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними . Під частинкою матерії тут розуміють тіла , розмірами яких можна знехтувати в порівнянні з відстанню між ними , тобто так звані матеріальні точки. Ця сила прикладена до кожної із взаємодіючих точок і напрямлена вздовж прямої , яка їх сполучає , у напрямі взаємного зближення .Для двох матеріальних точок закон Ньютона записують так :
де :
f - гравітаційна стала , яка дорівнює силі взаємного притягання двох матеріальних точок з масами , рівними одиниці на відстані , рівній одиниці .
Чисельне значення гравітаційної сталої визначають експериментально, вимірюючи силу взаємного притягання двох мас з відомими розмірами , взаємним положенням , формою і густиною . Для цього використовують крутильну вагу Кулона . Сталу називають сталою Кавендиша , який вперше визначив її величину в 1798 р . В геодезичній референційній системі 1980 року ( Канберра , 1979 , XVII Генеральна Асамблея Міжнародного геодезичного і геофізичного союзу ) було прийнято:
f=(6672±4 1) ·10-14м3 ·кг -1 ·с -2
Сила притягання F - векторна величина , тобто характеризується не тільки чисельним значенням,але й напрямом в просторі . Сила притягання всією масою Землі одиничної масиm1=1
де
r - віддаль від
притягуючої
одиничної
маси в точці ( x , y , z ) до елементаdm
маси Землі в точці (
;
τ - об'єм Землі .