ГРАВИМЕ́ТРИЯ

ГРАВИМЕ́ТРИЯ (от лат. gravis – тя­жё­лый и ...мет­рия), нау­ка об из­ме­ре­нии ве­ли­чин, ха­рак­те­ри­зую­щих гра­ви­та­ци­он­ное по­ле Зем­ли, др. пла­нет Сол­неч­ной сис­те­мы и Лу­ны в близ­кой ок­ре­ст­но­сти рас­смат­ри­вае­мых не­бес­ных тел. Дан­ные, по­лу­чен­ные Г., ис­поль­зу­ют­ся в гео­де­зии, гео­ло­гии, фи­зи­ке Зем­ли, ас­тро­но­мии, на­ви­га­ции. Г. за­ни­ма­ет­ся так­же за­да­ча­ми, свя­зан­ны­ми с изу­че­ни­ем фи­гу­ры Зем­ли, уточ­не­ни­ем па­ра­мет­ров эл­лип­сои­да, наи­луч­шим об­ра­зом пред­став­ляю­ще­го фор­му и внеш­нее гра­ви­тац. по­ле Зем­ли (см. Гео­де­зи­че­ская гра­ви­мет­рия).

Осн. ха­рак­те­ри­сти­кой гра­ви­тац. по­ля яв­ля­ет­ся его на­пря­жён­ность (чис­лен­но рав­ная ус­ко­ре­нию си­лы тя­же­сти), из­ме­ряе­мая в мил­ли­га­лах (см. Гал) при по­мо­щи гра­ви­мет­ров. Наи­боль­шую точ­ность обес­пе­чи­ва­ют от­но­си­тель­ные из­ме­ре­ния, в ко­то­рых срав­ни­ва­ют­ся дан­ные, по­лу­чен­ные в ис­сле­дуе­мой точ­ке, со зна­че­ни­ем на­пря­жён­но­сти в не­ко­то­рой опор­ной точ­ке. В 1971 бы­ла соз­да­на еди­ная ми­ро­вая опор­ная гра­ви­мет­рич. сеть (International Gravity Standar­dization Net 1971, IGSN 71), ис­ход­ным пунк­том для ко­то­рой яв­ля­ет­ся Пот­сдам. Ми­ро­вая сеть ох­ва­ты­ва­ет разл. ре­гио­ны пла­не­ты, вклю­чая Ми­ро­вой ок. и Ан­тарк­ти­ку.

Дан­ные о рас­пре­де­ле­нии на­пря­жён­но­сти гра­ви­тац. по­ля (пер­вой про­из­вод­ной гра­ви­тац. по­тен­циа­ла) ис­поль­зу­ют­ся в гра­ви­та­ци­он­ной раз­вед­ке для изу­че­ния не­од­но­род­но­стей в рас­пре­де­ле­нии масс в верх­них час­тях зем­ной ко­ры. При ис­сле­до­ва­нии зем­ной ко­ры осо­бое зна­че­ние име­ет так­же из­ме­ре­ние вто­рых про­из­вод­ных гра­ви­тац. по­тен­циа­ла с ис­поль­зо­ва­ни­ем гра­ви­та­ци­он­ных ва­рио­мет­ров. Для изу­че­ния уп­ру­гих свойств Зем­ли про­из­во­дит­ся не­пре­рыв­ная ре­ги­ст­ра­ция ва­риа­ций си­лы тя­же­сти во вре­ме­ни.

Гра­ви­мет­рич. при­бо­ры ус­та­нав­ли­ва­ют­ся на по­верх­но­сти Зем­ли, под её по­верх­но­стью (в шах­тах и сква­жи­нах), а так­же на разл. дви­жу­щих­ся объ­ек­тах (под­вод­ных и над­вод­ных су­дах, са­мо­лё­тах, спут­ни­ках). В по­след­нем слу­чае осу­ще­ст­в­ля­ет­ся не­пре­рыв­ная за­пись из­ме­не­ния ус­ко­ре­ния си­лы тя­же­сти по пу­ти сле­до­ва­ния объ­ек­та. Та­кие из­ме­ре­ния свя­за­ны с труд­но­стью ис­клю­че­ния из по­ка­заний при­бо­ров влия­ния воз­му­щаю­щих ус­ко­ре­ний и на­кло­нов ос­но­ва­ния при­бо­ра, свя­зан­ных с дви­же­ни­ем объ­ек­та.

В свя­зи с этим мор. Г. раз­ра­ба­ты­ва­ет ма­те­ма­тич. ап­па­рат, ко­то­рый по­зво­ля­ет ис­клю­чить влия­ние инер­ци­аль­ной по­ме­хи, во мно­гие ты­ся­чи раз пре­вы­шаю­щей «по­лез­ный сиг­нал», т. е. из­ме­ряе­мые при­ра­ще­ния си­лы тя­же­сти. Мор. Г. воз­ник­ла в 1929–30, ко­гда ни­дерл. учё­ный Ф. А. Ве­нинг-Мей­нес и сов. учё­ный Л. В. Со­ро­кин раз­ра­бо­та­ли ма­ят­ни­ко­вый ме­тод для гра­ви­мет­рич. из­ме­ре­ний в ус­ло­ви­ях пла­ва­ния на под­вод­ных лод­ках и осу­ще­ст­ви­ли пер­вые экс­пе­ди­ции, по­пол­нив­шие зна­ния о гео­ло­гии дна Ми­ро­во­го ок. Совр. мор. гра­ви­мет­ры в со­че­та­нии с ком­пакт­ны­ми элек­трон­ны­ми сред­ст­ва­ми управ­ле­ния и ме­то­да­ми об­ра­бот­ки ре­зуль­та­тов на­блю­де­ний при­ме­ня­ют­ся для ре­гио­наль­ной и ло­каль­ной гра­ви­мет­рич. съём­ки Ми­ро­во­го ок. с це­лью изу­че­ния гео­ло­гич. строе­ния этих ак­ва­то­рий и гра­ви­тац. раз­вед­ки неф­те­га­зо­вых ме­сто­ро­ж­де­ний.

Спут­ни­ко­вая Г. поя­ви­лась по­сле за­пус­ка ис­кусств. спут­ни­ков Зем­ли (ИСЗ). Уже пер­вые ИСЗ да­ли цен­ный ма­те­ри­ал для уточ­не­ния па­ра­мет­ров об­ще­го зем­но­го эл­лип­сои­да. Спут­ни­ко­вая аль­ти­мет­рия по­зво­ли­ла по­лу­чить дан­ные о фор­ме по­верх­но­сти уров­ня океа­на (рель­еф «вод­ной гла­ди»). Ре­зуль­та­том ра­бо­ты мис­сий TOPEX/POSEIDON (США, Фран­ция, 1992–2006), GEOSAT (США, 1985–86), ERS1, ERS2 (Ев­роп. кос­мич. агент­ст­во, 1991–2000) ста­ли дан­ные о ре­гио­наль­ном гра­ви­тац. по­ле Зем­ли с про­стран­ст­вен­ным раз­ре­ше­ни­ем в нес­коль­ко уг­ло­вых ми­нут. Из­ме­ре­ние вза­им­но­го рас­стоя­ния и ско­ро­стей спут­ни­ков GRACE и CHAMP (Гер­ма­ния, США, 2000) по­зво­ли­ло по­лу­чить дан­ные о гра­ви­тац. по­ле с раз­ре­ше­ни­ем по­ряд­ка гра­ду­са, а так­же зна­че­ния ва­риа­ций по­ля. Ана­лиз воз­му­ще­ний в дви­же­нии ис­кусств. спут­ни­ков Лу­ны дал воз­мож­ность об­на­ру­жить зна­чит. гра­ви­тац. ано­ма­лии лун­ных мо­рей и объ­яс­нить их на­ли­чи­ем гео­ло­гич. струк­тур, на­зван­ных мас­ко­на­ми.