Геоид – деңиздин орточо деңгээлине дал келген, ал эми континенталдык аймактарда рух деңгээли менен аныкталуучу Жер фигурасынын модели (б.а. өлчөмү жана формасы боюнча анын аналогу). Топографиялык бийиктиктер жана океандын тереңдиктери өлчөнө турган маалымдама бети катары кызмат кылат. Жердин так формасы (геоид), анын аныктамасы жана мааниси жөнүндөгү илимий дисциплина геодезия деп аталат. Бул тууралуу көбүрөөк маалымат макалада берилген.
Потенциалдуулуктун туруктуулугу
Геоид бардык жерде тартылуу багытына перпендикуляр жана формасы боюнча нормалдуу сфероидге жакындайт. Бирок топтолгон массанын локалдык концентрациясына (тереңдиктеги бирдейликтен четтөөлөр) жана континенттер менен деңиз түбүнүн ортосундагы бийиктиктин айырмачылыгына байланыштуу бардык жерде андай эмес. Математикалык жактан алганда, геоид эквипотенциалдык бет, б.а., потенциалдык функциянын туруктуулугу менен мүнөздөлөт. Ал Жердин массасынын тартылуу күчү менен планетанын өз огунда айлануусунан келип чыккан борбордон четтөөчү түртүүнүн биргелешкен эффекттерин сүрөттөйт.
Жөнөкөйлөштүрүлгөн моделдер
Геоид массанын бирдей эмес бөлүштүрүлүшүнөн жана андан пайда болгон гравитациялык аномалиялардан уламжөнөкөй математикалык бет болуп саналат. Бул Жердин геометриялык фигурасынын стандарты үчүн анча ылайыктуу эмес. Бул үчүн (бирок топография үчүн эмес) болжолдоолор жөн гана колдонулат. Көпчүлүк учурларда сфера Жердин жетиштүү геометриялык көрүнүшү болуп саналат, ал үчүн радиусу гана көрсөтүлүшү керек. Так жакындоо талап кылынганда, революциянын эллипсоиди колдонулат. Бул кичинекей огунун тегерегинде эллипсти 360° айлантуудан түзүлгөн бет. Геодезиялык эсептерде Жерди көрсөтүү үчүн колдонулган эллипсоид эталондук эллипсоид деп аталат. Бул форма көбүнчө жөнөкөй негизги бет катары колдонулат.
Революциянын эллипсоиди эки параметр менен берилет: жарым чоң огу (Жердин экватордук радиусу) жана кичи жарым огу (полярдык радиусу). Тегиздөө f чоң жана кичи жарым октордун ортосундагы чоң f=(a - b) / aга бөлүнгөн айырма катары аныкталат. Жердин жарым огу болжол менен 21 кмге айырмаланат, ал эми эллиптикасы 1/300гө жакын. Геоидтин революция эллипсоидинен четтөөлөрү 100 мден ашпайт. Жердин үч огу эллипсоиддик моделинде экватордук эллипстин эки жарым огунун ортосундагы айырма 80 мге жакын гана.
Геоид концепциясы
Деңиз деңгээли толкундардын, шамалдардын, агымдардын жана толкундардын таасири болбосо да, жөнөкөй математикалык фигураны түзбөйт. Океандын бузулбаган бети гравитациялык талаанын эквипотенциалдык бети болууга тийиш жана акыркысы Жердин ичиндеги тыгыздыктын бир тексиздигин чагылдыргандыктан, эквипотенциалдарга да тиешелүү. Геоиддин бир бөлүгү эквипотенциал болуп саналатдеңиздин бузулбаган орточо деңгээлине дал келген океандардын үстү. Материктердин астындагы геоидге түздөн-түз жетүү мүмкүн эмес. Тескерисинче, ал континенттер боюнча океандан океанга чейин тар каналдар жасалса, суунун көтөрүлө турган деңгээлин билдирет. Жердин тартылуу күчү геоиддин бетине перпендикуляр жана бул багыт менен эллипсоиддин нормалынын ортосундагы бурч вертикалдан четтөө деп аталат.
Четтөө
Геоид өзгөчө континенттердин кургактык беттериндеги чекиттерге карата практикалык мааниси аз теориялык түшүнүк сыяктуу сезилиши мүмкүн, бирок андай эмес. Жердеги чекиттердин бийиктиги геодезиялык тегиздөө менен аныкталат, мында эквипотенциалдык бетке тангенс нивелир менен орнотулат, ал эми калибрленген мамылар штурман сызыгы менен түзүлөт. Демек, бийиктиктеги айырмачылыктар эквипотенциалга карата аныкталат жана ошондуктан геоидге абдан жакын. Ошентип, материктик беттеги чекиттин 3 координатын классикалык ыкмалар менен аныктоо үчүн 4 чоңдукту: кеңдикти, узундукту, Жердин геоидинен бийиктикти жана бул жердеги эллипсоидден четтөөнү билүү талап кылынган. Вертикалдык четтөө чоң роль ойногон, анткени анын ортогоналдык багыттардагы компоненттери кеңдик менен узундукту астрономиялык аныктоодогудай каталарды киргизген.
Геодезиялык триангуляция салыштырмалуу горизонталдык позицияларды жогорку тактык менен камсыз кылганы менен, ар бир өлкөдө же континентте триангуляция тармактары болжолдуу чекиттерден башталган.астрономиялык позициялар. Бул тармактарды глобалдык системага бириктирүүнүн жалгыз жолу бардык башталгыч чекиттердеги четтөөлөрдү эсептөө болгон. Геодезиялык позициялоонун заманбап ыкмалары бул ыкманы өзгөрттү, бирок геоид кээ бир практикалык артыкчылыктары бар маанилүү түшүнүк бойдон калууда.
Форма аныктамасы
Геоид – бул чыныгы гравитациялык талаанын эквипотенциалдык бети. Потенциал ΔU чекиттеги Жердин нормалдуу потенциалына кошо турган локалдык ашыкча массасынын жанында, туруктуу потенциалды кармап туруу үчүн бет сыртка деформацияланышы керек. Толкун N=ΔU/g формуласы менен берилген, мында g – тартылуу күчүнүн ылдамдануусунун жергиликтүү мааниси. Массанын геоидге тийгизген таасири жөнөкөй сүрөттү татаалдантат. Муну иш жүзүндө чечсе болот, бирок деңиз деңгээлиндеги чекитти кароо ыңгайлуу. Биринчи маселе - N өлчөнгөн эмес ΔU боюнча эмес, g нормалдуу чоңдуктан четтөө боюнча аныктоо. Эллипсоиддик Жердин тыгыздыгы өзгөрбөгөн ошол эле кеңдикте жергиликтүү жана теориялык тартылуу күчүнүн айырмасы Δg. Бул аномалия эки себеп менен пайда болот. Биринчиден, ашыкча массанын тартылышынан улам, анын тартылуу күчүнө таасири терс радиалдык туунду -∂(ΔU) / ∂r менен аныкталат. Экинчиден, N бийиктиктин таасиринен улам, тартылуу күчү геоидде өлчөнгөндүктөн, теориялык мааниси эллипсоидге тиешелүү. Деңиз деңгээлиндеги g вертикалдык градиент -2г/а, мында a Жердин радиусу, ошондуктан бийиктик эффектиси(-2г/а) N=-2 ΔU/a туюнтмасы менен аныкталат. Ошентип, эки туюнтманы тең бириктирип, Δg=-∂/∂r(ΔU) - 2ΔU/a.
Формалдуу түрдө теңдеме ΔU менен өлчөнүүчү Δg маанисинин ортосундагы байланышты орнотот жана ΔU аныкталгандан кийин N=ΔU/g теңдеме бийиктикти берет. Бирок, Δg жана ΔU станциянын астында эле эмес, бүт жердин аныкталбаган аймагында массалык аномалиялардын таасирин камтыгандыктан, акыркы теңдеме башкаларына шилтеме жасабастан бир чекитте чечилбейт.
N жана Δg ортосундагы байланыш маселеси 1849-жылы британиялык физик жана математик сэр Джордж Габриэль Стокс тарабынан чечилген. Ал N үчүн интегралдык теңдемени алган, Δg маанилерин сфералык аралыктын функциясы катары камтыган. станциядан. 1957-жылы спутниктер учурулганга чейин Стокс формуласы геоиддин формасын аныктоонун негизги ыкмасы болгон, бирок аны колдонуу чоң кыйынчылыктарды туудурган. Интегралда камтылган сфералык аралык функциясы абдан жай жакындайт жана каалаган чекитте N эсептөөгө аракет кылганда (g чоң масштабда өлчөнгөн өлкөлөрдө да) бир топ деңгээлде болушу мүмкүн болгон изилденбеген аймактардын болушуна байланыштуу белгисиздик пайда болот. станциядан аралыктар.
Спутниктердин салымы
Орбиталарын Жерден байкоого боло турган жасалма спутниктердин пайда болушу планетанын формасын жана анын гравитациялык талаасын эсептөөнү толугу менен өзгөрттү. 1957-жылы советтик биринчи спутник учурулгандан кийин бир нече жумадан кийин баалуумурункулардын баарын алмаштырган эллиптикалык. Ошондон бери окумуштуулар Жердин төмөн орбитасынан байкоо программалары менен геоидди бир нече жолу такташты.
Биринчи геодезиялык спутник 1976-жылдын 4-майында АКШ тарабынан болжол менен 6000 км бийиктикте дээрлик тегерек орбитага учурулган Лагеос болгон. Бул диаметри 60 см болгон алюминий сферасы болгон, лазер нурларынын 426 чагылтуучусу бар.
Жердин формасы Лагеостун байкоолорунун жана жердин тартылуу күчүн өлчөөлөрдүн айкалышы аркылуу аныкталган. Геоиддин эллипсоидден четтөөлөрү 100 мге чейин жетип, эң айкын ички деформациясы Индиянын түштүгүндө жайгашкан. Континенттер менен океандардын ортосунда эч кандай айкын түз корреляция жок, бирок глобалдык тектониканын кээ бир негизги өзгөчөлүктөрү менен байланыш бар.
Радар бийиктиги
Жердин океандардын үстүндөгү геоиди шамалдын, суу ташкындарынын жана агымдардын динамикалык таасири болбосо, деңиздин орточо деңгээлине дал келет. Суу радар толкундарын чагылдырат, ошондуктан радар бийиктик өлчөгүч менен жабдылган спутник деңиздердин жана океандардын бетине чейинки аралыкты өлчөө үчүн колдонулушу мүмкүн. Мындай биринчи спутник 1978-жылы 26-июнда АКШ тарабынан учурулган Seasat 1 болгон. Алынган маалыматтардын негизинде карта түзүлдү. Мурунку ыкма менен жүргүзүлгөн эсептөөлөрдүн натыйжасынан четтөөлөр 1 мден ашпайт.
