сэтим создан новый уровнемерный пост (мареограф) в Шепелево

в40 км западнее Ломоносова. Здесь с ноября 1987 г. ведутся на­ блюдения за уровнем Балтийского моря, синхронные с наблюде­ ниями в Кронштадте и Ломоносове. Расположения постов в Крон­ штадте, Ломоносове и Шепелеве показано на рис. 10.4.

Наблюдения на уровнемерных постах позволяют определить превышение между ними методом водного нивелирования.

§ 66. ВОДНОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Рассмотрим рис. 10.1. На двух уровнемерных постах получе­ ны превышения hx и h2 реперов I и II над средним уровнем моря

Ηχ—dx —/j, Н2 —d2 —^2*

Обозначения dx, d2, lx, /2 ясны из рис. 10.1. Согласно формуле (1.14) по известным превышениям hb h2 и значениям gx, g2 силы тяжести на реперах можно получить геопотенциальные числа ре­ перов над средним уровнем моря на этих постах

К- w x = gxhx, w0" - w 2=g2h2,

где W0\ W " - значения потенциала силы тяжести на среднем уров­ не моря; Wl9 W2 - то же на уровне реперов для постов I и II соответственно.

Найдем разность геопотенциальных чисел

317

W0 - потенциал в начале отсчета нормальных высот. Подставим в формулу для разности высот выражение (10.1)

Оценим величину последнего члена правой части равенства (10.2). Высоты реперов уровнемерных постов над уровнем моря составляют, как правило, несколько метров. При hx=l0 м, h2- 15 м

£(/*2 - h{)h

---- -------——= 0,02 мм и этот член можно не учитывать. Тогда

Это - формула водного нивелирования. Согласно (10.3) раз­ ность нормальных высот реперов уровнемерных постов можно найти по измеренным высотам hx и h2, аномалиям силы тяжести на реперах и известной разности W0' - W " потенциалов.

Оценим влияние последнего члена в формуле (10.3). Для высот над средним уровнем моря примем hx=10 м, h2- 15 м, а для ано­ малий силы тяжести возьмем значение 40 мгл, причем положим

(g - f)\ = ~(g - Ϋ)2· Тогда

4 γ[(* -7)2/> 2 -(* -7)Λ ] = 1μμ.

7ι

318

Таким образом, этот член сравним с точностью измерения высот hx и h2 и его следует учитывать, если аномалии силы тяже­ сти на постах имеют разные знаки, а высоты hx и h2 значительны.

Методом водного нивелирования определяют или разность нормальных высот или разность потенциалов. Заметим, что вслед­ ствие близости потенциалов WJ и W0" можно считать, что

к - к = δΗγ, гГ

где δΗ7 - разность нормальных высот уровня моря на постах I и И. Таким образом, методом водного нивелирования находят или разность нормальных высот реперов, или разность нормальных высот уровня моря. В первом случае полагают

т.е. считают, что уровень моря на постах I и II лежит на одной и той же уровенной поверхности. Во втором случае разность нор­ мальных высот реперов находят из геометрического нивелирова­ ния, и приращение потенциалов получают по формуле

= /Г <5#7 = УГ( Щ - Щ ) - уГ(h2- h o - i g - γ)2h2+(g -y)A ·

Сопоставление результатов водного и геометрического ниве­ лирования показало, что предположение (10.4) не всегда оправда­ но и поверхность моря не является уровенной, причем отклоне­ ния между ними могут быть значительными. Так, в Австралии уровень моря на северо-востоке на 1,75 м ниже, чем в остальных районах побережья. Разность высот уровня моря вдоль побере­ жья Европы и России приведена в таблице 10.1.

Как видно из таблицы 10.1, уровень морей Тихого океана ниже уровня моря в Кронштадте примерно на 50-60 см, уровень морей Северного Ледовитого океана - на 50-80 см. Средний уровень моря от Ботнического залива Балтийского моря до Средиземного моря понижается на 60 см. На рис. 10.5 приведен график среднего уровня морей, омывающих северные и восточные берега России по резуль­ татам геометрического нивелирования. По этим данным средний уровень моря вдоль побережья колеблется в диапазоне 10 см.

319

Рис. 10.5. Средний многолетний уровень морей Северного Ледовитого

иТихого океанов в Балтийской системе высот 1977 г.

1Высоты над СУМ в Кронштадте даны по статье Л.А. Борисова «От чего ведется отсчет высот?» Человек и стихия, 1976. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975; над СУМ в Амстердаме по [16].

320

Таким образом, средний многолетний уровень моря в разных пунктах побережья не лежит на одной уровенной поверхности. Приближенно можно считать, что вдоль побережья океана сред­ ний уровень моря, выведенный по наблюдениям на уровнемер­ ных постах, относится к одной уровенной поверхности, если рас­ стояние между постами не превышает 500 км, вдоль побережий морей - 70-100 км. Поэтому можно использовать водное нивели­ рование для нахождения разностей нормальных высот реперов только в том случае, если расстояние между уровнемерными по­ стами не превышает этих значений. При этом условии водное нивелирование по точности будет сравнимо с нивелированием II класса.

Средний многолетний уровень моря изменяется с течением времени. Длительные наблюдения на многих постах, охватываю­ щие интервал от 2-3 до 360 лет, позволили установить тенденцию уровня моря к повышению (табл. 10.2).

Т а б л и ц а 10.2

Изменение уровня Мирового океана за 1900-1975 гг.

Таким образом, использование в нивелирных сетях в качестве начала отсчета геопотенциальных чисел и высот неизменного во времени среднего уровня моря приводит к тому, что каждая ни­ велирная сеть связана со своим геоидом - уровенной поверхнос­ тью W - W0, проходящей через начало отсчета высот, а потенци­ алы W0 в разных нивелирных сетях не совпадают. Для создания единой мировой высотной основы нужно определить разность потенциалов силы тяжести в исходных пунктах нивелирных се­ тей. В пределах одной нивелирной сети, включающей несколько уровнемерных постов, нужно согласовывать разности потенциа­ лов между всеми уровнемерными постами с результатами нивели­ рования. Разность потенциалов в исходных пунктах нивелирных сетей можно определить из совместной обработки результатов геодезических, океанографических и спутниковых измерений.

321