Геоид гэдэг нь далайн дундаж түвшинтэй давхцаж байгаа дэлхийн дүрсийн загвар (өөрөөр хэлбэл хэмжээ, хэлбэрийн аналог) бөгөөд эх газрын бүс нутагт сүнсний түвшингээр тодорхойлогддог. Газарзүйн өндөр, далайн гүнийг хэмжих лавлах гадаргуу болж үйлчилнэ. Дэлхийн яг хэлбэр (геоид), түүний тодорхойлолт, ач холбогдлын талаархи шинжлэх ухааны салбарыг геодези гэж нэрлэдэг. Энэ тухай дэлгэрэнгүй мэдээллийг нийтлэлд өгсөн болно.
Боломжийн тогтмол байдал
Геоид нь хаа сайгүй таталцлын чиглэлд перпендикуляр байрладаг ба хэлбэрийн хувьд ердийн бөмбөрцөгт ойртдог. Гэсэн хэдий ч хуримтлагдсан массын орон нутгийн концентраци (гүн дэх жигд байдлаас хазайх) болон тив, далайн ёроолын өндрийн ялгаа зэргээс шалтгаалан энэ нь хаа сайгүй тохиолддоггүй. Математикийн хувьд геоид нь эквипотенциал гадаргуу, өөрөөр хэлбэл боломжит функцийн тогтмол байдлаар тодорхойлогддог. Энэ нь дэлхийн массын таталцлын хүч болон гарагийг тэнхлэгээ тойрон эргэснээс үүсэх төвөөс зугтах түлхэлтийн нийлмэл нөлөөг дүрсэлдэг.
Хялбаршуулсан загварууд
Геоид нь массын жигд бус тархалт ба таталцлын аномалиас шалтгааланэнгийн математикийн гадаргуу юм. Энэ нь дэлхийн геометрийн дүрсийн стандартад тийм ч тохиромжтой биш юм. Үүний тулд (гэхдээ топографийн хувьд биш) ойролцоогоор тооцооллыг энгийн байдлаар ашигладаг. Ихэнх тохиолдолд бөмбөрцөг нь дэлхийн хангалттай геометрийн дүрслэл бөгөөд зөвхөн радиусыг зааж өгөх ёстой. Илүү нарийвчлалтай ойролцоолох шаардлагатай бол эргэлтийн эллипсоид ашигладаг. Энэ нь эллипсийг жижиг тэнхлэгийнхээ эргэн тойронд 360° эргүүлснээр үүссэн гадаргуу юм. Геодезийн тооцоонд дэлхийг дүрслэн харуулах эллипсоидыг жишиг эллипсоид гэнэ. Энэ хэлбэрийг ихэвчлэн энгийн суурь гадаргуу болгон ашигладаг.
Хувьсгалын эллипсоид нь хагас том тэнхлэг (Дэлхийн экваторын радиус) ба бага хагас тэнхлэг (туйлын радиус) гэсэн хоёр параметрээр тодорхойлогддог. Хавтгайлах f нь гол ба бага хагас тэнхлэгүүдийн ялгааг гол f=(a - b) / a -д хуваасан байдлаар тодорхойлогддог. Дэлхийн хагас тэнхлэгүүд нь ойролцоогоор 21 км-ээр ялгаатай бөгөөд эллипс нь 1/300 орчим байдаг. Геоидын эргэлтийн эллипсоидын хазайлт нь 100 м-ээс ихгүй байна. Дэлхийн гурван тэнхлэг эллипсоидын загварт экваторын эллипсийн хоёр хагас тэнхлэгийн хоорондох ялгаа ердөө 80 м орчим байна.
Геоид үзэл баримтлал
Далайн түвшин нь давалгаа, салхи, урсгал, түрлэгийн нөлөөгүй байсан ч энгийн математик дүрсийг үүсгэдэггүй. Далайн хөндөгдөөгүй гадаргуу нь таталцлын талбайн эквипотенциал гадаргуу байх ёстой бөгөөд сүүлийнх нь дэлхийн доторх нягтын нэг төрлийн бус байдлыг тусгадаг тул эквипотенциалуудад мөн адил хамаарна. Геоидын нэг хэсэг нь эквипотенциал юмДалайн дундаж түвшинтэй давхцаж буй далайн гадаргуу. Тивүүдийн доор геоид шууд нэвтрэх боломжгүй. Харин далайгаас далай хүртэл тив алгасах нарийхан суваг хийвэл ус ямар түвшинд хүрэхийг илэрхийлдэг. Орон нутгийн таталцлын чиглэл нь геоидын гадаргууд перпендикуляр байх ба эллипсоидын норм ба энэ чиглэлийн хоорондох өнцгийг босоо тэнхлэгээс хазайлт гэнэ.
Хазайлт
Геоид нь практик ач холбогдол багатай, ялангуяа тивүүдийн хуурай газрын гадаргуу дээрх цэгүүдийн хувьд онолын ойлголт мэт санагдаж болох ч тийм биш юм. Газар дээрх цэгүүдийн өндрийг геодезийн тэгшитгэлээр тодорхойлж, потенциалын тэгшитгэлийн гадаргууд шүргэгчийг шүргэгчийн тусламжтайгаар тогтоож, тохируулсан шонгуудыг чавганы шугамаар тэгшилнэ. Тиймээс өндрийн ялгаа нь эквипотенциалтай холбоотойгоор тодорхойлогддог тул геоидтой маш ойрхон байдаг. Ийнхүү эх газрын гадаргуу дээрх цэгийн 3 координатыг сонгодог аргаар тодорхойлоход өргөрөг, уртраг, дэлхийн геоид дээрх өндөр, эллипсоидын хазайлт гэсэн 4 хэмжигдэхүүнийг мэдэх шаардлагатай байв. Босоо хазайлт нь том үүрэг гүйцэтгэсэн, учир нь түүний ортогональ чиглэлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өргөрөг, уртрагын одон орны тодорхойлолттой ижил алдаа гаргасан.
Геодезийн гурвалжинг нь харьцангуй хэвтээ байрлалыг өндөр нарийвчлалтай гаргаж өгсөн ч улс орон, тив бүрийн гурвалжингийн сүлжээг тооцоолсон цэгүүдээс эхлүүлсэн.одон орны байрлал. Эдгээр сүлжээг дэлхийн системд нэгтгэх цорын ганц арга бол бүх эхлэлийн цэгүүдийн хазайлтыг тооцоолох явдал байв. Геодезийн байршлын орчин үеийн аргууд энэ хандлагыг өөрчилсөн боловч геоид нь зарим практик ач холбогдолтой чухал ойлголт хэвээр байна.
Хэлбэрийн тодорхойлолт
Геоид нь үндсэндээ жинхэнэ таталцлын талбайн эквипотенциал гадаргуу юм. Тухайн цэг дээрх дэлхийн хэвийн потенциал дээр потенциал ΔU нэмдэг орон нутгийн илүүдэл массын орчимд тогтмол потенциалыг хадгалахын тулд гадаргуу нь гадагшаа деформаци хийх ёстой. Долгионыг N=ΔU/g томьёогоор тодорхойлно, энд g нь таталцлын хурдатгалын орон нутгийн утга юм. Геоидын массын нөлөө нь энгийн зургийг төвөгтэй болгодог. Үүнийг практик дээр шийдэж болох боловч далайн түвшний цэгийг авч үзэх нь тохиромжтой. Эхний асуудал бол N-ийг хэмждэггүй ΔU-ээр биш, харин g-ийн хэвийн утгаас хазайлтаар тодорхойлох явдал юм. Нягтын өөрчлөлтгүй эллипсоид дэлхийн ижил өргөрөгт орон нутгийн болон онолын хүндийн хүчний ялгаа нь Δg байна. Энэ гажиг нь хоёр шалтгааны улмаас үүсдэг. Нэгдүгээрт, илүүдэл массын таталцлын улмаас таталцалд үзүүлэх нөлөө нь сөрөг радиаль дериватив -∂(ΔU) / ∂r-ээр тодорхойлогддог. Хоёрдугаарт, N өндрийн нөлөөгөөр таталцлыг геоид дээр хэмждэг тул онолын утга нь эллипсоидыг хэлдэг. Далайн түвшний босоо градиент g нь -2г/а, энд a нь дэлхийн радиус тул өндрийн нөлөө(-2г/а) N=-2 ΔU/a илэрхийллээр тодорхойлогдоно. Иймд хоёр илэрхийллийг нэгтгэвэл Δg=-∂/∂r(ΔU) - 2ΔU/a.
Албан ёсоор тэгшитгэл нь ΔU ба хэмжигдэхүйц утга Δg хоорондын хамаарлыг тогтоох ба ΔU-г тодорхойлсны дараа N=ΔU/g тэгшитгэл нь өндрийг өгнө. Гэсэн хэдий ч Δg болон ΔU нь зөвхөн станцын доор биш дэлхийн тодорхойгүй бүс нутагт массын гажигийн нөлөөг агуулсан байдаг тул сүүлийн тэгшитгэлийг бусадтай харьцуулахгүйгээр нэг цэгт шийдвэрлэх боломжгүй.
N ба Δg хоорондын хамаарлын асуудлыг Британийн физикч, математикч Сэр Жорж Габриэль Стокс 1849 онд шийдсэн. Тэрээр Δg-ийн утгуудыг бөмбөрцөг хэлбэрийн зайнаас нь хамааруулан N-ийн интеграл тэгшитгэлийг олж авчээ. станцаас. 1957 онд хиймэл дагуул хөөргөх хүртэл Стоксын томъёо нь геоидын хэлбэрийг тодорхойлох гол арга байсан боловч түүнийг хэрэглэхэд ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарсан. Интегралд агуулагдах бөмбөрцөг зайны функц нь маш удаан нийлдэг бөгөөд аль ч цэг дээр N-ийг тооцоолохыг оролдох үед (g-г их хэмжээгээр хэмжсэн улс орнуудад ч гэсэн) тодорхойгүй байдал үүсдэг. станцаас зай.
Хиймэл дагуулын оруулсан хувь нэмэр
Дэлхийгээс тойрог замыг нь ажиглаж болох хиймэл дагуулууд гарч ирснээр гарагийн хэлбэр дүрс, таталцлын талбайн тооцоололд бүрэн хувьсгал хийсэн. 1957 онд Зөвлөлтийн анхны хиймэл дагуул хөөргөсөнөөс хойш хэдхэн долоо хоногийн дараа үнэ цэнэөмнөх бүх зүйлийг орлуулсан эллипс. Тэр цагаас хойш эрдэмтэд дэлхийн нам дор тойрог замаас ажиглалтын хөтөлбөрөөр геоидийг удаа дараа сайжруулсан.
Анхны геодезийн хиймэл дагуул нь 1976 оны 5-р сарын 4-нд АНУ-аас 6000 км-ийн өндөрт бараг дугуй тойрог замд хөөргөсөн Лагеос байв. Энэ нь 426 лазерын цацрагийн тусгал бүхий 60 см диаметртэй хөнгөн цагаан бөмбөрцөг байв.
Дэлхийн хэлбэрийг Лагеосын ажиглалт болон гадаргуугийн таталцлын хэмжилтийн хослолоор тогтоосон. Геоидын эллипсоидын хазайлт нь 100 м хүрдэг бөгөөд хамгийн тод дотоод хэв гажилт нь Энэтхэгийн өмнөд хэсэгт байрладаг. Тив, далай хоёрын хооронд тодорхой шууд хамаарал байхгүй ч дэлхийн тектоникийн зарим үндсэн шинж чанаруудтай холбоотой.
Радарын өндөр хэмжигч
Далай дээрх дэлхийн геоид нь салхи, түрлэг, урсгалын динамик нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд далайн дундаж түвшинтэй давхцдаг. Ус нь радарын долгионыг тусгадаг тул радарын өндөр хэмжигчээр тоноглогдсон хиймэл дагуулыг ашиглан тэнгис, далайн гадаргуу хүртэлх зайг хэмжих боломжтой. Анхны ийм хиймэл дагуул бол 1978 оны 6-р сарын 26-нд АНУ-ын хөөргөсөн Seasat 1 юм. Хүлээн авсан өгөгдөл дээр үндэслэн газрын зургийг эмхэтгэсэн. Өмнөх аргаар хийсэн тооцооллын үр дүнгээс хазайлт 1 м-ээс ихгүй байна.