Yerçekimi anomalisi - Gravity anomaly

İle karıştırılmaması gereken Yerçekimi anomalisi.

Bir yerçekimi anomalisi serbest düşüşün gözlemlenen ivmesi arasındaki fark veya Yerçekimi, bir gezegenin yüzeyinde ve gezegenin yerçekimi alanının bir modelinden tahmin edilen karşılık gelen değer. Tipik olarak model, kendi kendine yerçekimi ve dönme hareketi altında gezegenin bir devrim elipsoidi şeklini alması gibi basitleştirici varsayımlara dayanır. Bunun yüzeyindeki yerçekimi referans elipsoidi daha sonra, yalnızca enlemi içeren basit bir formülle verilir ve aynı yerde gözlemlenen yerçekiminden çıkarma, yerçekimi anomalisini verir.

Gezegenin toplam kütlesinin, dönüşünün ve ilişkili düzleşmesinin toplu katkıları çıkarıldığından, anormallik değerleri tipik olarak yerçekimi değerlerinden çok daha küçüktür. Bu nedenle yerçekimi anomalileri, model alanı etrafındaki yerçekimi alanının yerel varyasyonlarını tanımlar. Pozitif anomaliye sahip bir konum, model tarafından tahmin edilenden daha fazla yerçekimi sergiler - bu, bir yüzey altı pozitif kütle anomalisinin varlığını düşündürürken, negatif bir anormallik, tahmin edilenden daha düşük bir değer gösterir - bir alt yüzey kütle açığını düşündürür. Bu anormallikler, bu nedenle önemli jeofiziksel ve jeolojik ilgiye sahiptir.

Deniz seviyesinin üzerindeki topografyada gravite ölçümleri yapıldığında, birkaç farklı türü olan jeofiziksel olarak yararlı gravite anomalilerini elde etmek için yerel topografik kütlelerin etkisini de içeren dikkatli bir azaltma işlemi yapılmalıdır. Yerel alt yüzey jeolojisine cevabı temiz bir şekilde çıkarmak, tipik bir hedeftir. uygulamalı jeofizik.

Nedenleri

Yerçekimi ve jeoit bir referans konfigürasyona göre çeşitli kabuk ve litosfer kalınlıklarının neden olduğu anormallikler. Tüm ayarlar yerel altında izostatik referans seviyesinin +1000 veya -1000 m üzerinde bir yükseklik ile telafi.

Yerçekimi anomalilerindeki yanal varyasyonlar, Dünya içindeki anormal yoğunluk dağılımlarıyla ilgilidir. Yerel olarak ölçme Dünyanın yerçekimi gezegenin iç yapısını anlamamıza yardımcı olur. Sentetik hesaplamalar, kalınlaşmış bir kabuğun yerçekimi anomalisi imzasının (örneğin, orojenik kayışlar tarafından üretilen kıtasal çarpışma ) negatiftir ve mutlak değerde daha büyüktür, kalınlaşmanın tamamını etkilediği bir duruma göre litosfer.

Bouguer anomalileri genellikle olumsuzdur dağlar çünkü dağ kütlesinin çekiciliğini, dağ yüksekliğinin kilometresi başına yaklaşık 100 miligal azaltmayı içerir. Büyük dağlık bölgelerde, bundan daha olumsuzdurlar çünkü izostazi: dağ köklerinin kaya yoğunluğu, çevrelere göre daha düşüktür dünyanın mantosu, daha fazla yerçekimi açığına neden oluyor. Tipik anormallikler Orta Alpler −150 miligaldir (−1,5 mm / s²). Daha ziyade yerel anormallikler kullanılır. uygulamalı jeofizik: pozitiflerse, bu şunu gösterebilir: metalik cevherler. Tüm dağ sıraları ve cevher kütleleri arasındaki ölçeklerde, Bouguer anomalileri kaya türlerini gösterebilir. Örneğin, merkezi New Jersey boyunca kuzeydoğu-güneybatı gidişli yüksek (aşağıdaki bölümdeki şekle bakın) bir graben nın-nin Triyas yaş büyük ölçüde yoğun bazaltlar. Tuz kubbeleri tipik olarak yerçekimi haritalarında düşük olarak ifade edilir, çünkü tuz kubbenin girdiği kayalara göre yoğunluğu düşüktür. Anormallikler ayırt etmeye yardımcı olabilir tortul havzalar dolgusu, yoğunluğu çevreleyen bölgeninkinden farklı olan; görmek İngiltere ve İrlanda'nın Yerçekimi Anomalileri Örneğin.

Jeodezi ve jeofizik

İçinde jeodezi ve jeofizik olağan teorik model, bir cismin yüzeyindeki yerçekimidir. referans elipsoidi gibi WGS84.

Yeraltı nedeniyle oluşan yerçekimi anomalisinin doğasını anlamak için ölçülen yerçekimi değerinde bir dizi düzeltme yapılmalıdır:

  1. teorik yerçekimi (düzleştirilmiş normal yerçekimi), yalnızca yerel etkiler bırakmak için kaldırılmalıdır.
  2. yükseklik Her yerçekimi ölçümünün yapıldığı noktanın, tüm profili karşılaştırmak için bir referans referans noktasına indirgenmesi gerekir. Bu denir Serbest Hava Düzeltmeve teorik yerçekiminin kaldırılmasıyla birleştiğinde, serbest hava anomalisi.
  3. normal gradyan serbest havada olduğu gibi yerçekimi (yükseklik değişikliği ile yerçekimi değişim oranı), genellikle 0.3086 milligals metre başına veya Bouguer gradyanı noktanın altındaki ortalama kaya yoğunluğunu (2.67 g / cm³) dikkate alan 0.1967 mGal / m (19.67 µm / (s² · m) değerinde; bu değer, Bouguer plakası Bu yoğunluk için 0.1119 mGal / m (11.19 µm / (s² · m)) 'dir. Basitçe, gravimetrinin yapıldığı nokta ile gravimetrenin yapıldığı nokta arasındaki herhangi bir malzemenin etkilerini düzeltmeliyiz jeoit. Bunu yapmak için aradaki malzemeyi sonsuz sayıda kalınlıkta levhadan oluşacak şekilde modelliyoruz. t. Bu levhaların yoğunlukta yanal bir değişimi yoktur, ancak her bir levha, üstündeki veya altındakinden farklı bir yoğunluğa sahip olabilir. Bu denir Bouguer düzeltmesi.
  4. ve (özel durumlarda) a dijital arazi modeli (DTM). Bir model yapısından hesaplanan bir arazi düzeltmesi, yoğunluktaki hızlı yanal değişimin etkilerini, örn. platonun kenarı, kayalıklar, sarp dağlar vb.
(Bouguer) eyaletinin yerçekimi anomalisi haritası New Jersey (USGS)

Bu indirimler için farklı yöntemler kullanılır:

  • Yerçekimi, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça değişir. Bu nedenle, tazminat vermeliyiz serbest hava anomalisi (veya Faye anomalisi): normal gradyan 0,3086 mGal / m, ancak arazi modeli yok. Bu anormallik, arazinin tüm şekli ile birlikte noktanın aşağı doğru kayması anlamına gelir. Bu basit yöntem, birçok jeodezik uygulama için idealdir.
  • basit Bouguer anomalisi: sadece Bouguer gradyanı (0.1967) ile aşağı doğru indirgeme. Bu anormallik, noktayı sanki düz bir düzlük üzerindeymiş gibi ele alır.
  • rafine (veya tamamlayınız) Bouguer anomalisi (normal kısaltma ΔgB): DTM, bir standart kullanılarak mümkün olduğunca doğru kabul edilir yoğunluk 2,67 g / cm³ (granit, kireç taşı). Bouguer anomalileri şunlar için idealdir: jeofizik çünkü farklı etkilerini gösteriyorlar Kaya yeraltındaki yoğunluklar.
    • İkisi arasındaki farka - arazinin düzensizliğinin diferansiyel yerçekimi etkisi - denir arazi etkisi. Her zaman negatiftir (100 miligale kadar).
    • Arasındaki fark Faye anomalisi ve ΔgB denir Bouguer azaltma (arazinin çekiciliği).
  • özel yöntemler bunun gibi Poincaré -Av bir iç yerçekimi kullanarak gradyan metre başına yaklaşık 0,0848 miligal (848 nm / (s² · m) veya 11 saatte−2). Bu yöntemler, içindeki yerçekimi için geçerlidir. sondaj delikleri veya özel için jeoit hesaplamalar.

Uydu ölçümleri

GRACE'den yerçekimi anomalisi haritası

Büyük ölçekli yerçekimi anormallikleri, uydu yerçekimi görevlerinin bir yan ürünü olarak uzaydan tespit edilebilir, örn. GOCE. Bu uydu misyonları, Dünya'nın tipik bir şekilde sunulan ayrıntılı bir yerçekimi alanı modelinin kurtarılmasını amaçlamaktadır. küresel harmonik Dünya'nın yerçekimi potansiyelinin genişlemesi, ancak jeoid dalgalanma haritaları veya yerçekimi anomalileri gibi alternatif sunumlar da üretilir.

Yerçekimi Geri Kazanımı ve İklim Deneyi (GRACE), Dünya'daki yerçekimi değişikliklerini tespit edebilen iki uydudan oluşur. Ayrıca bu değişiklikler, yerçekimi anomalisi zamansal değişimler olarak sunulabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Heiskanen, Weikko Aleksanteri; Moritz, Helmut (1967). Fiziksel Jeodezi. W.H. Özgür adam.