7 Аномалії гравітаційного поля Землі. Поняття про гравітаційну

розвідку

Наша планета Земля не являє собою точно геометричну сферу з однаковою в всіх точках густиною. Земля має форму, яка називається геоідом (від грецького - гео(земля) та еідос (вид), тобто особливий вид, і цей особливий вид полягає в тому, що ця форма близька до сплющеного еліпсоїда. Значення напруженості гравітаціййного поля такого геоїда у геофізиці вимірюють у галах (назва в честь Галілея) . Міжнародний геофізичний і геодезичний союз у 1971 р. затвердив наступну формулу для розрахунку її напруженості у мілігалах гравітаційного поля Землі з урахуванням її геодної форми

, (2.3.57де – географічна широта місцевості. Напруженість гравітаційного поля, вирахувану за формулою (2.4.4.1), вважають нормальною. Різниця між дійсним значенням напруженрості, яке вимірюється у даній точці Землі та нормальним значенням саме для даної точки називається аномалією гравітаційного поля. На рис.2.3.21 наведена картина аномалій гравітаційного поля. Навіть не будучи геофізиком, можна бачити, що найбільші гравітаційні аномалії спостерігаються в гірських масивах та в океанах. На основі вимірювання та вивчення аномалій гравітаційного поля базується особливий метод розвідки корисних копалин – гравітаційна розвідка. Справді, поклади тих чи інших корисних копалин, що знаходяться у Землі, за своєю густиною відрізняються від густини навколишніх порід, отже, ці к опалини зумовлюють гравітаційні аномалії. За результатами вимірювань аномалій гравітаційного поля складають відповідні карти, з яких можна прогнозувати наявність корисних копалин. Для вимірювання напруженості гравітаційного поля (або, що теж саме, що й прискорення вільного падіння) використовують спеціальні прилади під загальною назвою гравіметри. Існують різноманітні за своїм принципом дії гравіметри. Так, більшість гравіметрів – це, по суті, пружинні або крутильні маятники, частота коливань яких залежить від прискорення вільного падіння. Вимірювання спочатку проводиться на вихідному пункті, де відоме прискорення вільного падіння, а потім на пункті дослідження.

За останні роки широкого застосування набувають так званні абсолютні гравіметри, які не вимагають проведень вимірювань на вихідному пункті, а дають безпосереднє значення прискорення вільного падіння. Тільки сучасна лазерна техніка дала можливість здійснити абсолютне вимірювання g з точністю до 1 мкГал. Принцип дії такого лазерного гравіметра дуже простий, як у відомому студентському анекдоті. Професор питає студента: як за допомогою лазера виміряти прискорення вільного падіння? Студент починає висувати різні складні теорії. Ні, каже професор, дуже просто – кидаю лазер з третього поверху, висоту падіння я знаю, засікаю час падіння і за формулою вільного падіння

знаходжу прискорення вільного падіння .

Так ось, саме такий принцип використовується у сучасних лазерних гравіметрах, де висота вільного падіння тіла вимірюється лазерним інтерферометром з точністю довжини світлової хвилі. Сучасні гравіметри, які базуються на принципі вільного падіння тіла з використанням лазерного випромінювання мають загальну абрівіатуру ГАБЛ (гравіметр балістичний лазерний, балістичний від грецького – падаю. Тут лазер, як у тому анекдоті, звичайно, не кидають, а кидають, точніше, відпускають у вільне падіння призму, на яку попадає і відбивається лазерний промінь (червоні лінії), як вказано на рис.2.3.21. Призма вільно падає у вертикально розташованій трубі, з якої відкачано повітря. Комп’ютер приладу автоматично вимірює відстань та час падіння і у цифровому вигляді дає напруженість гравітаційного поля у даній точці поверхні Землі.