«Гравиметрия»

(от лат. gravis — тяжёлый и ...метрия (См. …метрия))

раздел науки об измерении величин, характеризующих Гравитационное поле Земли и об использовании их для определения фигуры Земли, изучения её общего внутреннего строения, геологического строения её верхних частей, решения некоторых задач навигации и др. В перспективе перед Г. стоит задача изучения Луны и планет по их гравитационному полю. В Г. гравитационное поле Земли задаётся обычно полем силы тяжести (См. Сила тяжести) (или численно равного ей ускорения силы тяжести), которая является результирующей двух основных сил: силы притяжения (тяготения (См. Тяготение)) Земли и центробежной силы, вызванной её суточным вращением. Центробежная сила, направленная от оси вращения, уменьшает силу тяжести, причём в наибольшей степени на экваторе. Уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору обусловлено также и сжатием Земли. В результате действия обеих причин сила тяжести на экваторе примерно на 0,5% меньше, чем на полюсах. Изменение силы тяжести вследствие притяжения Луны и Солнца не превосходит нескольких десятимиллионных её долей. Ещё меньше изменения из-за перемещений масс в недрах Земли и масс воздуха. Величины силы тяжести на земной поверхности зависят от фигуры и распределения плотности внутри Земли. Поэтому изучение гравитационного поля Земли доставляет ценный материал для суждений о её фигуре и внутреннем строении, в частности для разведки полезных ископаемых (см. Гравиметрическая разведка).

Определения силы тяжести производятся относительным методом, путём измерения при помощи Гравиметров и маятниковых приборов (См. Маятниковый прибор) разности силы тяжести в изучаемых и опорных пунктах. Сеть же опорных гравиметрических пунктов на всей Земле связана в конечном итоге с пунктом в Потсдаме (ГДР), где оборотными маятниками (См. Оборотный маятник) в начале 20 в. было определено абсолютное значение ускорения силы тяжести (981 274 мгл; см. Гал). Абсолютные определения силы тяжести сопряжены со значительными трудностями, и их точность ниже относительных измерений. Новые абсолютные измерения, производимые более чем в 10 пунктах Земли, показывают, что приведённое значение ускорения силы тяжести в Потсдаме превышено, по-видимому, на 13—14 мгл. После завершения этих работ будет осуществлен переход на новую гравиметрическую систему. Однако во многих задачах Г. эта ошибка не имеет существенного значения, т. к. для их решения используются не сами абсолютные величины, а их разности. Наиболее точно абсолютное значение силы тяжести определяется из опытов со свободным падением тел в вакуумной камере. Успеху опытов способствует прогресс в технике измерений времени и расстояний.

Относительные определения силы тяжести производятся маятниковыми приборами с точностью до нескольких сотых долей мгл. Гравиметры обеспечивают несколько большую точность измерений, чем маятниковые приборы, портативны и просты в обращении. Существует специальная гравиметрическая аппаратура для измерений силы тяжести с движущихся объектов (подводных и надводных кораблей, самолётов). В приборах осуществляется непрерывная запись изменения ускорения силы тяжести по пути корабля или самолёта. Такие измерения связаны с трудностью исключения из показаний приборов влияния возмущающих ускорений и наклонов основания прибора, вызываемых качкой. Имеются специальные гравиметры для измерений на дне мелководных бассейнов, в буровых скважинах. Вторые производные потенциала силы тяжести измеряются с помощью гравитационных вариометров (См. Гравитационный вариометр).

Основной круг задач Г. решается путём изучения стационарного пространственного гравитационного поля. Для изучения упругих свойств Земли производится непрерывная регистрация вариаций силы тяжести (См. Вариации силы тяжести) во времени. Вследствие того, что Земля неоднородна по плотности и имеет неправильную форму, её внешнее гравитационное поле характеризуется сложным строением. Для решения различных задач удобно рассматривать гравитационное поле состоящим из двух частей: основного — называемого нормальным, изменяющегося с широтой места по простому закону, и аномального — небольшого по величине, но сложного по распределению, обусловленного неоднородностями плотности пород в верхних слоях Земли. Нормальное гравитационное поле соответствует некоторой идеализированной простой по форме и внутреннему строению модели Земли (эллипсоиду или близкому к нему сфероиду). Разность между наблюдённой силой тяжести и нормальной, вычисленной по той или иной формуле распределения нормальной силы тяжести и приведённой соответствующими поправками к принятому уровню высот, называется аномалией силы тяжести. Если при таком приведении принимается во внимание только нормальный вертикальный градиент силы тяжести, равный 3086 Этвеш (т. е. в предположении, что между пунктом наблюдения и уровнем приведения нет никаких масс), то полученные таким путём аномалии называются аномалиями в свободном воздухе. Вычисленные так аномалии чаще всего применяются при изучении фигуры Земли. Если при приведении учитывается ещё и притяжение считающегося однородным слоя масс между уровнями наблюдения и приведения, то получаются аномалии, называемые аномалиями Буге. Они отражают неоднородности в плотности верхних частей Земли и используются при решении геологоразведочных задач. В Г. рассматриваются также изостатические аномалии, которые специальным образом учитывают влияние масс между земной поверхностью и уровнем поверхности на глубине, на которую вышележащие массы оказывают одинаковое давление (см. Изостазия). Кроме этих аномалий, в Г. вычисляется ряд других (Прея, модифицированные Буге и пр.). На основании гравиметрических измерений строятся гравиметрические карты с изолиниями аномалий силы тяжести. Аномалии вторых производных потенциала силы тяжести определяются аналогично как разности наблюдённого значения (предварительно исправленного за рельеф местности) и нормального значения. Такие аномалии в основном используются для разведки полезных ископаемых.

В задачах, связанных с использованием гравиметрических измерений для изучения фигуры Земли, обычно ведутся поиски эллипсоида, наилучшим образом представляющего геометрическую форму и внешнее гравитационное поле Земли. В середине 18 в. франц. учёный А. Клеро выяснил закон общего изменения силы тяжести γ с географической широтой φ в предположении, что масса внутри Земли находится в состоянии гидростатического равновесия:

где γ_e — сила тяжести на экваторе, а— большая полуось Земли. Определив ω и а из астрономических и геодезических наблюдений и измерив силу тяжести на различных широтах, на основе приведённых формул выводится сжатие Земли α. Английский учёный Дж. Стокс в середине 19 в. обобщил вывод Клеро, показав, что если задать форму уровенной поверхности, направление оси и скорость суточного вращения Земли и общую массу, заключённую внутри уровенной поверхности с любым распределением плотности, то потенциал силы тяжести и его производные однозначно определяются во всём внешнем пространстве. Для решения обратной задачи — по заданному полю силы тяжести определить уровенную поверхность, частным случаем которой является Геоид, — Стокс вывел формулу, позволяющую вычислять высоты геоида относительно эллипсоида при условии знания распределения силы тяжести по всей Земле. Теория и опыт показывают, что геоид близок к эллипсоиду, его отступления не превышают десятков метров. Голландский учёный Ф. Венинг-Мейнес вывел формулу для определения отклонений отвеса (См. Отклонение отвеса) по аномалиям силы тяжести. На смену теориям Клеро и Стокса в середине 40-х гг. 20 в. пришла теория физической поверхности Земли, идея которой впервые была сформулирована сов. учёным М. С. Молоденским. Его теория свободна от гипотез о распределении масс под поверхностью наблюдения. Она позволяет вычислять интересующие элементы гравитационного поля Земли с любой необходимой точностью, определяемой только точностью измерений, проводимых на земной поверхности. Вместо геоида используется близкая к нему вспомогательная поверхность, называемая квазигеоидом.

Гравиметрические измерения используются для изучения неоднородностей плотности в верхних частях Земли с геологоразведочными целями. На основании анализа аномалий силы тяжести делаются качественные заключения о положении масс, вызывающих аномалии, а при благоприятных условиях проводятся количественные расчёты. Гравиметрический метод позволяет более рационально направить бурение и геологоразведочные работы. Он помогает исследовать горизонты земной коры и верхней мантии, недоступные бурению и обычным геологическим наблюдениям. На основе изучения гравитационного поля Земли изучается проблема: находится ли Земля в состоянии гидростатического равновесия и каковы напряжения в теле Земли? Сравнивая наблюдаемые изменения силы тяжести под влиянием притяжения Луны и Солнца с их теоретическими значениями, вычисленными для абсолютно твёрдой Земли, делают заключения о внутреннем строении и упругих свойствах Земли. Знание детального строения гравитационного поля Земли необходимо также и при расчёте орбит искусственных спутников Земли. При этом основное влияние оказывают неоднородности гравитационного поля, обусловленные сжатием Земли. Решается также и обратная задача: по наблюдениям возмущений в движении искусственных спутников вычисляются составляющие гравитационного поля. Теория и опыт показывают, что таким путём особенно уверенно определяются те особенности гравитационного поля, которые по гравиметрическим измерениям выводятся наименее точно. Поэтому для изучения фигуры Земли и её гравитационного поля совместно используются спутниковые и гравиметрические наблюдения, а также геодезические измерения Земли (см. Геодезическая гравиметрия).

Лит.: Шокин П. Ф., Гравиметрия, М., 1960; Бровар В. В., Магницкий В. А., Шимбирёв Б. П., Теория фигуры Земли, М., 1961; Грушинский Н. П., Теория фигуры Земли, М., 1963; Каула В. М., Космическая геодезия, пер. с англ., М., 1966; Веселов К. Е., Сагитов М. У., Гравиметрическая разведка, М., 1968.

М. У. Сагитов.

1. гравиме́трия;
2. гравиме́трии;
3. гравиме́трии;
4. гравиме́трий;
5. гравиме́трии;
6. гравиме́триям;
7. гравиме́трию;
8. гравиме́трии;
9. гравиме́трией;
10. гравиме́триею;
11. гравиме́триями;
12. гравиме́трии;
13. гравиме́триях.

-и, ж.

Наука об измерениях силы тяжести и использовании этих измерений в связи с изучением строения Земли.

[От лат. gravis — тяжелый и греч. μετρέω — мерю]

ж.

Научная дисциплина, изучающая способы измерения силы тяжести в различных точках поверхности планет и их спутников.

ГРАВИМЕТРИЯ (от лат. gravis - тяжелый и ...метрия) - изучает гравитационное поле Земли, его пространственное изменение с целью определения фигуры Земли, исследования ее внутреннего строения, решения некоторых задач навигации.

gravimetry

gravimetry

ж.

gravimétrie f

ж. геофиз.

gravimetría f

(от лат. gravis-тяжелый и греч. metreo-измеряю) (гравиметрич. анализ; устаревшее - весовой анализ), совокупность методов количеств. анализа, основанных на измерении массы в-в. Применяют для определения практически любых компонентов анализируемого объекта, если только они присутствуют в объекте не в следовых кол-вах. Из части исследуемого в-ва известной массы (навески) определяемый компонент выделяют тем или иным способом в виде к.-л. соединения. Непосредств. выделение возможно только в немногих случаях, напр. гигроскопич. или кристаллизац. воды-нагреванием, твердого в-ва из смеси с жидким-фильтрованием или центрифугированием. Обычно же навеску твердого в-ва переводят в р-р, из к-рого с помощью подходящего реагента выделяют определяемый компонент в виде практически нерастворимого в-ва (форма осаждения); осадителем может служить в-во, образующееся в р-ре в результате хим. р-ции (т. наз. гомог. осаждение). Осадок отделяют фильтрованием, декантацией или др. способами, отмывают от следов сорбированных компонентов, часто переосаждают. Затем его высушивают или прокаливают до образования устойчивого соед. строго определенного состава (весовая форма), массу к-рого измеряют. При определении, напр., Са ²⁺ форма осаждения-СаС ₂ О ₄, весовая форма-СаО или СаСО ₃, при определении Fe³⁺ -соотв. Fe(OH)₃ и Fe₂O₃.

Зная массы навески (а) и весовой формы (Ь), рассчитывают содержание х (% по массе) определяемого компонента: x = (bF/a)100. Множитель F, наз. фактором пересчета, равен содержанию определяемого компонента (мол. масса M-L) в 1 г его весовой формы (мол. масса М ₂): F= = mМ ₁/nМ ₂, где ти n-стехиометрич. коэффициенты в ур-нии хим. превращения определяемого компонента в его весовую форму. Напр., при определении Fe по массе Fe₂O₃ m = 2, n = 1.

Иногда определяемый компонент выделяют в виде газообразного в-ва. В этом случае последнее поглощают сорбентом или конденсируют и измеряют прирост массы соотв. сорбента или сосуда, в к-ром прошла конденсация. Напр., при определении углерода в металлах или орг. соед. навеску сжигают в токе О ₂, образующийся СО ₂ сорбируют аскаритом (асбест, пропитанный расплавленным NaOH) и измеряют прирост массы последнего.

Разновидность Г.-электрогравиметрия, в к-рой форму осаждения выделяют на катоде (напр., Си в виде металла) или на аноде (напр., Рb в виде РbО ₂) электролизом с внеш. источником тока или внутр. электролизом в гальванич. ячейке, иногда с разделенными катодными и анодными отделениями. О кол-ве определяемого компонента судят по увеличению массы электрода.

Другая разновидность Г.-термогравиметрия, применяемая для исследования и анализа термически неустойчивых в-в. Взвешивание производится на спец. термовесах, позволяющих наблюдать изменение массы в-ва при повышении т-ры. По термогравиметрич. кривым возможно раздельное определение неск. компонентов исследуемого в-ва.

Относит. погрешность гравиметрич. анализа, как правило, не превышает 0,1%, а при особо тщательной работе может достигать ~0,01%. Недостаток методов Г.-длительность анализа. Однако они не требуют градуировки по образцам сравнения, поэтому применяются для проверки др. методов анализа, для арбитражного анализа, аттестации стандартных образцов и т. п. Г. используют также для определения: суммы оксидов РЗЭ с поочередным осаждением их оксалатов и гидроксидов; SiO₂ после осаждения в виде кремниевой к-ты; гигроскопич. воды по убыли массы анализируемого в-ва при его высушивании при 105

ГРАВИМЕ́ТРИЯ -и; ж. [от лат. gravis - тяжёлый и греч. metreō - измеряю] Наука, изучающая способы измерения силы тяжести в различных точках поверхности планет и их спутников.

◁ Гравиметри́ческий, -ая, -ое. Г-ая съёмка. Г-ие измерения.

* * *

(от лат. gravis — тяжёлый и...метрия), изучает гравитационное поле Земли, его пространственное изменение с целью определения фигуры Земли, исследования её внутреннего строения, решения некоторых задач навигации.

* * *

ГРАВИМЕ́ТРИЯ (от лат. gravis — тяжелый и греч. metreo — измеряю), изучает гравитационное поле Земли, его пространственное изменение с целью определения фигуры Земли, исследования ее внутреннего строения, решения некоторых задач навигации.

(gravitas — тяжесть; m e t r o (метро) — мера] — научная дисциплина, являющаяся частью физики Земли. Изучает распределение гравитационного поля и eго элементов на поверхности планеты и в окружающем пространстве. Эти данные используются в астрономии, метрологии, геодезии и геологии. В астрономии сведения об ускорении силы тяжести на Земле нужны для вычисления масс Солнца, Луны, Земли и др. планет; метрология учитывает данные Г. при определении единиц измерения, которые являются производными от ускорения силы тяжести (напр., единицы веса) и при определении соотношения между единицами силы в разных системах измерений; в геодезии они служат для определения фигуры Земли — геоида; в геологии данные о распределении ускорения силы тяжести очень широко используются для исследования земной коры и внутренних зон Земли, геол. картирования, поисков и разведки м-ний полезных ископаемых. Метод решения геол. задач, основанный на изучении зависимости силы тяжести от особенностей геол. строения, называется гравиразведкой.

Информацию о распределении гравитационного поля в пространстве, окружающем Землю, дают наблюдения за траекториями искусственных спутников Земли. Применяются специальные камеры и системы слежения. Измерения проводятся с помощью оптических и радиотехнических устройств. В обработку одновременно вовлекаются десятки тысяч наблюдений. На поверхности Земли и в горных выработках ускорение силы тяжести измеряют с помощью гравиметров, реже маятниковыми приборами, а вторые производные гравитационного потенциала — с помощью градиентометров и вариометров. В зависимости от специфических условий измерения рассматривают Г. морскую, Г. воздушную, Г. подземную.

По типу применяемых приборов съемки подразделяются на гравиметровые, маятниковые, вариометрические и градиентометрические. Ускорение силы тяжести может быть измерено абсолютным или относительным методом. Абс. измерения, требующие весьма продолжительного времени и специального оборудования, проведены Потсдамским геодезическим институтом, Институтом метрологии им. Д. И. Менделеева (Ленинград), Национальным бюро стандартов (США) и др. Ошибка определения абс. значений 0,5—1 мгл. Наиболее широко применяют относительные измерения, при которых значения g в разных пунктах определяются по отношению к пункту с известным абс. значением. Приращения D g измеряются гораздо проще, быстрее и точнее, чем абс. значения g. Система относительных определений обычно многоступенчатая. Съемки, выполняемые на ограниченных площадях с геол. и др. задачами, привязываются к сети опорных гравиметрических пунктов, различающихся по классам точности. Для калибровки гравиметров используют специальные базисы. Протяженность последних зависит от необходимого диапазона измерения D g и варьирует от десятков км до нескольких тысяч км. П. И. Клушин.

(от лат. gravis - тяжёлый и...метрия) - наука об измерениях величин, характеризующих гравитац. поле Земли. Гравиметрия, методы используют для определения фигуры и внутр. строения Земли, установления связи между разл. системами геодезич. координат и расчёта траекторий движения ИСЗ и ракет (геодезич. Г.), для разведки полезных ископаемых и исследования верх. слоев земной коры.

gravimetry

* * *

gravimetry

* * *

gravimetry

ж.

1)gravimetria f

2) хим. analisi f gravimetrica [ponderale]

- геодезическая гравиметрия

(от лат. gravis - тяжёлый и ...метрия), изучает гравитац. поле Земли, его пространств. изменение с целью определения фигуры Земли, исследования её внутр. строения, решения нек-рых задач навигации.