Apa itu Geoid?

Dia Geoid O Figur Bumi adalah permukaan teoritis planet kita, ditentukan oleh tingkat rata -rata lautan dan dengan bentuk yang agak tidak teratur. Secara matematis itu didefinisikan sebagai permukaan peralatan potensi gravitasi efektif Bumi, di permukaan laut.

Karena ini adalah permukaan imajiner (non -material), ia melintasi benua dan gunung, seolah -olah semua lautan dihubungkan oleh saluran air yang melewati massa terestrial.

Gambar 1. Geoid. Sumber: Itu.

Bumi bukan bola yang sempurna, karena rotasi di sekitar porosnya membuatnya menjadi semacam bola yang dipecat oleh kutub, dengan lembah dan pegunungan. Itulah sebabnya bentuk spheroid masih tidak akurat.

Rotasi yang sama menambah gaya sentrifugal, yang gaya yang dihasilkan atau efektif tidak menunjuk ke pusat bumi, tetapi memiliki potensi gravitasi tertentu yang terkait.

Selain kecelakaan geografis ini menciptakan penyimpangan dalam kepadatan, dan oleh karena itu gaya tarik gravitasi di beberapa daerah pasti berhenti menjadi pusat.

Itulah mengapa para ilmuwan, dimulai dengan C. F. Gauss, yang merancang geoid asli pada tahun 1828, menciptakan model geometris dan matematika untuk mewakili permukaan bumi dengan presisi yang lebih besar.

Untuk ini, lautan seharusnya beristirahat, tanpa pasang surut atau arus laut dan kepadatan konstan, yang tingginya berfungsi sebagai referensi. Maka dianggap bahwa permukaan bumi bergelombang dengan lembut, naik di tempat -tempat di mana gravitasi lokal lebih besar dan tenggelam saat berkurang.

Dalam kondisi ini, mari kita buat percepatan gravitasi yang efektif selalu tegak lurus terhadap permukaan yang titik -titiknya pada potensi yang sama dan hasilnya adalah geoid, yang tidak teratur karena peralatannya tidak simetris.

[TOC]

Yayasan Fisik Geoid

Untuk menentukan bentuk geoid, yang telah disempurnakan dari waktu ke waktu, para ilmuwan telah melakukan banyak langkah, dengan mempertimbangkan dua faktor:

Dapat melayani Anda: apa kekuatan bersihnya? (Dengan contoh)

- Yang pertama adalah nilai G, Medan gravitasi terestrial yang setara dengan percepatan gravitasi, Itu tergantung pada garis lintang: maksimum di kutub dan minimum di ecuador.

- Yang kedua adalah, seperti yang kami katakan sebelumnya, kepadatan bumi tidak homogen. Ada tempat -tempat di mana ia meningkat karena batuannya lebih padat, ada akumulasi magma atau ada banyak tanah di permukaan, seperti gunung misalnya.

Dimana kepadatannya lebih besar, G Itu juga. Perhatikan itu G Itu adalah vektor dan itulah sebabnya dia dilambangkan dengan berani.

Potensi gravitasi tanah

Untuk mendefinisikan geoid, potensi diperlukan karena gravitasi, yang medan gravitasi harus didefinisikan sebagai gaya gravitasi per unit massa.

Jika massa tes M Itu ditempatkan di bidang ini, gaya yang diberikan oleh bumi adalah beratnya p = mg, oleh karena itu besarnya bidang adalah:

Kekuatan / massa = p / m = g

Kami sudah tahu nilai rata -rata: 9.8 m/s² Dan jika bumi berbentuk bulat, itu akan diarahkan ke pusatnya. Demikian pula, menurut hukum gravitasi universal Newton:

P = GM M /R²

Di mana m adalah massa bumi dan g adalah konstan gravitasi universal. Kemudian besarnya medan gravitasi G adalah:

G = GM/R²

Ini terlihat seperti medan elektrostatik, sehingga Anda dapat mendefinisikan potensi gravitasi yang analog dengan elektrostatik:

V = -gm/r

Konstan G adalah konstanta gravitasi universal. Nah, permukaan tempat potensi gravitasi selalu memiliki nilai yang sama disebut Permukaan Equipotential Dan G selalu tegak lurus bagi mereka, seperti yang dikatakan sebelumnya.

Untuk jenis potensial khusus ini, permukaan peralatan adalah bidang konsentris. Pekerjaan yang diperlukan untuk memindahkan massa pada mereka adalah nol, karena kekuatan selalu tegak lurus terhadap jalan apa pun di atas tim.

Komponen lateral percepatan gravitasi

Karena bumi tidak bulat, percepatan gravitasi harus memiliki komponen lateral g_l Karena percepatan sentrifugal, yang disebabkan oleh gerakan rotasi planet di sekitar porosnya.

Dapat melayani Anda: paramagnetisme

Pada gambar berikut, komponen ini ditampilkan dalam warna hijau, yang besarnya adalah:

G_l = Ω²ke

Gambar 2. Percepatan gravitasi yang efektif. Sumber: Wikimedia Commons. Hightemplar / domain publik.

Dalam persamaan ini Ω Itu adalah kecepatan sudut rotasi bumi dan ke Itu adalah jarak antara titik di bumi, ke garis lintang dan sumbu tertentu.

Dan merah adalah komponen yang disebabkan oleh daya tarik gravitasi planet:

G_{salah satu} = GM/R²

Akibatnya, dengan menambahkan secara vektor G_{salah satu} + G_l, Akselerasi yang dihasilkan berasal G (Biru) Itu adalah percepatan gravitasi bumi yang sebenarnya (atau percepatan efektif) dan seperti yang kita lihat tidak mengarah ke tengah dengan tepat.

Selain itu, komponen lateral tergantung pada garis lintang: nol di kutub dan itulah sebabnya medan gravitasi maksimal. Di Ekuador ia menentang daya tarik gravitasi, mengurangi gravitasi yang efektif, yang besarnya tetap:

G = GM/R² - Ω²R

Dengan R = radio khatulistiwa bumi.

Sekarang dipahami bahwa permukaan peralatan bumi tidak bulat, tetapi mereka mengadopsi cara seperti itu G selalu tegak lurus bagi mereka di setiap titik.

Perbedaan antara geoid dan ellipsoid

Berikut adalah faktor kedua yang mempengaruhi variasi medan gravitasi tanah: variasi gravitasi lokal. Ada tempat di mana gravitasi meningkat karena ada lebih banyak massa, misalnya di bukit pada Gambar A).

Gambar 3. Perbandingan antara geoid dan ellipsoid. Sumber: Lowrie, W.

Atau ada akumulasi atau massa berlebih di bawah permukaan, seperti pada b). Dalam kedua kasus ada peningkatan geoid karena semakin besar massa, intensitas medan gravitasi yang lebih besar.

Sebaliknya di lautan, kepadatannya lebih rendah dan sebagai konsekuensi geoide tenggelam, seperti yang kita lihat di sebelah kiri Gambar A), di atas laut.

Dapat melayani Anda: Optik Fisik: Sejarah, Ketentuan Sering, Hukum, Aplikasi

Dari Gambar B) Juga dicatat bahwa gravitasi lokal, ditunjukkan dengan panah, selalu tegak lurus terhadap permukaan geoid, seperti yang telah kami katakan. Ini tidak selalu terjadi dengan ellipsoid referensi.

Undulasi Geoid

Pada gambar itu juga ditunjukkan, dengan panah dua arah, perbedaan tinggi antara geoid dan ellipsoid, yang disebut gerak mengombak Dan itu dilambangkan sebagai n. Undulasi positif terkait dengan kelebihan massa dan cacat negatif.

Undulasi hampir tidak pernah melebihi 200 m. Sebenarnya, nilai -nilai tergantung pada bagaimana permukaan laut yang berfungsi sebagai referensi dipilih, karena beberapa negara memilih berbeda sesuai dengan karakteristik regional mereka.

Keuntungan mewakili Bumi sebagai geoid

-Pada geoid potensi yang efektif, hasil potensial karena gravitasi dan potensi sentrifugal, itu konstan.

-Gaya gravitasi selalu bertindak tegak lurus terhadap geoid dan cakrawala selalu bersikap tangensial baginya.

-Geoid menawarkan referensi untuk aplikasi kartografi presisi yang hebat.

-Melalui ahli seismologi geoid dapat mendeteksi kedalaman di mana gempa bumi terjadi.

-Posisi GPS tergantung pada geoid untuk digunakan sebagai referensi.

-Permukaan laut juga sejajar dengan geoid.

-Ketinggian dan keturunan geoid menunjukkan kelebihan atau cacat massa, yang merupakan Anomali gravimetri. Ketika anomali terdeteksi dan tergantung pada nilainya, dimungkinkan untuk menyimpulkan struktur geologis subsoil, setidaknya bahkan kedalaman tertentu.

Ini adalah fondasi metode gravimetri dalam geofisika. Anomali gravimetri dapat menunjukkan akumulasi mineral tertentu, struktur terkubur di bawah tanah, atau juga ruang kosong. Kubah garam di lapisan tanah, terdeteksi dengan metode gravimetri, merupakan indikasi dalam beberapa kasus adanya minyak.

Referensi

1. ITU. Euronews. Gravity's Grip di Bumi. Dipulihkan dari: YouTube.com.
2. SUKACITA. Geoid. Dipulihkan dari: YouTube.com.
3. Grieme-Klee, s. Eksplorasi Penambangan: Gravimetri. Pulih dari: geovirtual2.Cl.
4. Lowrie, w. 2007. Geofisika mendasar. 2nd. Edisi. Cambridge University Press.
5. NOAA. Apa geoidnya?. Pulih dari: geodesy.NOAA.Pemerintah.
6. Sheriff, r. 1990. Terapkan geofisika. 2nd. Edisi. Cambridge University Press.