Гравиметрия

ГРАВИМЕТРИЯ (от латинского gravis - тяжёлый и ...метрия), наука об измерении величин, характеризующих гравитационное поле Земли, других планет Солнечной системы и Луны в близкой окрестности рассматриваемых небесных тел. Данные, полученные гравиметрией, используются в геодезии, геологии, физике Земли, астрономии, навигации. Гравиметрия  занимается также задачами, связанными с изучением фигуры Земли, уточнением параметров эллипсоида, наилучшим образом представляющего форму и внешнее гравитационное поле Земли (смотри Геодезическая гравиметрия).

Основной характеристикой гравитационного поля является его напряжённость (численно равная ускорению силы тяжести), измеряемая в миллигалах (смотри 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 гравиметрическая сеть (International Gravity Standardization Net 1971, IGSN 71), исходным пунктом для которой является Потсдам. Мировая сеть охватывает различные регионы планеты, включая Мировой океан и Антарктику.

Данные о распределении напряжённости гравитационного поля (первой производной гравитационного 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 гравитационного потенциала с использованием гравитационных вариометров. Для изучения упругих свойств Земли производится непрерывная регистрация вариаций силы тяжести во времени.

Гравиметрические приборы устанавливаются на поверхности Земли, под её поверхностью (в шахтах и скважинах), а также на различных 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 морская гравиметрия разрабатывает математический аппарат, который позволяет исключить влияние инерциальной помехи, во многие тысячи раз превышающей «полезный сигнал», то есть измеряемые приращения силы тяжести. Морская гравиметрия возникла в 1929-30 годах, когда нидерландский учёный Ф. А. Венинг-Мейнес и советский учёный Л. В. Сорокин разработали маятниковый метод для гравиметрических измерений в условиях плавания на подводных лодках и осуществили первые экспедиции, пополнившие знания о геологии дна Мирового океана. Современные морские гравиметры в сочетании с компактными электронными средствами управления и методами обработки результатов наблюдений применяются для региональной и локальной гравиметрической съёмки Мирового океана с целью изучения геологического строения этих акваторий и гравитационной разведки нефтегазовых месторождений.

Спутниковая гравиметрия появилась после запуска искусственных 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 (Европейское космической агентство, 1991-2000) стали данные о региональном гравитационном 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 гравитационном поле с разрешением порядка градуса, а также значения вариаций поля. Анализ возмущений в движении искусственных спутников Луны дал возможность обнаружить значительные гравитационные аномалии лунных морей и объяснить их наличием геологических структур, названных масконами.

Лит.: Торге В. Гравиметрия. М., 1999.