Физика механика лекции и вопросы / OF1_5_Gravitatsionnoe_pole_Zemli_Gravimetria_mi

Геоид

(Geoid)

Геоид – название математической фигуры Земли, ограниченной уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью среднего уровня воды в океане, находящейся в спокойном состоянии (без волн, приливов, течений и влияний изменения атмосферного давления) и мысленно продолженной над материками так, что она в каждой точке пересекает направление отвесной линии под прямым углом.

Геоид по форме очень близок к эллипсоиду вращения с весьма малым (1/297 ÷ 1/298,8) коэффициентом сжатия. Относительно сфероида геоид представляет собой волнообразную поверхность: в одних местах выше, в других – ниже.

Земной эллипсоид – эллипсоид вращения, наиболее близкий к фигуре геоида; его размеры и положение в теле Земли определяют из градусных измерений, измерений ускорения силы тяжести и наблюдений ИСЗ.

В России для территории бывшего СССР принят эллипсоид Красовского – эллипсоид с большой полуосью 6 378 245 м и полярным сжатием 1/298,3, определённый из градусных измерений, проведённых в 1940 г. под руководством советского астронома-геодезиста Феодосия Николаевича Красó вского (1878-1948).

Геоид

(Geoid)

Геоид: показаны отличия (в метрах) геоида от сфероида

Геоид по В. Каула

Схема геоида по данным ИСЗ

Спутник GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean

Circulation Explorer) Европейского космического агентства

Спутник GOCE способен улавливать отклонения силы тяжести на триллионные доли. Он также отслеживает мельчайшие неровности рельефа. В Евразии в основном находятся участки с повышенным притяжением (обозначены красным и жёлтым). В Северной Америке сила тяжести меньше (синие участки). Разница в силе тяжести между США и Россией может достигать 0,04%!

Гравитационное поле Земли по данным GOCE. Отклонения сильно преувеличены

Гравитационная модель Земли, полученная на основе данных спутника GOCE, март 2011 г.

Выкопировка из карты высот геоида, изолинии показаны в метрах. Выделены места лунных конусов

Датумы

(Datums)

Поскольку форма Земли не идеальный эллипсоид, то наряду с географической системой координат появились геодезические системы координат – датумы. Есть международная геоцентрическая система WGS-84, описывающая всю земную поверхность, есть национальные, например, российская Pulkovo-1942. Поскольку в разных местах Земли расстояние от центра до поверхности разное, то на одной параллели в разных местах на одну угловую секунду приходится разное линейное расстояние. Чтобы както скомпенсировать эту погрешность на большей части национальной территории и вводят локальные датумы. Они базируются на своих референц-эллипсоидах (не всегда геоцентрических), но принцип их одинаков – есть параллели и меридианы, поэтому координаты точек можно пересчитать из одного датума в другой.