VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Гравитационное поле Земли Наличие всемирного тяготения приводит к представлению о гравитационном поле (как особой формы материи), в пределах которого на каждое тело действует сила, прямо пропорциональная массе этого тела [1]. Гравитационное поле представляет собой разновидность силового поля: на частицы, помещенные в каждой точке такого поля, действуют силы, прямо пропорциональные определенному физическому свойству этих частиц — массе. Земля также окружена гравитационным полем (или полем тяготения), в ко- тором на тело действуют силы, пропорциональные их массам. Для характеристики величины и направления силового поля тяготения в конкретной точке поля вводят векторную величину, называемую напряженностью и определяемую отношением силы, испытываемой массой, помещен- ной в данную точку поля, к этой массе [2]. В каждой точке поля Земли можно определить отношение силы, действующей на точечное тело, к массе этого тела; это отношение не зависит от вещества тела и равно ускорению, сообщаемому силой тяготения в данной точке поля:

где G — гравитационная постоянная; M — масса Земли; r — расстояние до массы m.

Следовательно, векторное отношение силы, действующей на точечное тело, к массе этого тела можно рассматривать как напряженность поля земного тяготения Γ. В поле, созданном телом массы М, напряженность поля тяготения зависит только от координат рассматриваемой точки поля [4]. Поэтому напряженность называют "функцией точки". В любом силовом поле можно провести линию, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором напряженности в данной точке, — линию напряженности1 . По определению направление линий напряженности считается совпадающим с направлением вектора напряженности. Например, линии напряженности поля тяготения, связанного с материальной точкой, начинаются в бесконечности и кончаются в этой точке [3]. Можно условиться проводить через каждый элемент поверхности, нормальной к вектору напряженности, число линий, пропорциональное значению последней. В результате получается удобный графический способ представления поля: оно тем сильнее, чем гуще располагаются линии напряженности.

Гравитационное поле земли — силовое поле, обусловленное притяжением масс Земли и центробежной силой, которая возникает вследствие суточного вращения Земли; незначительно зависит также от притяжения Луны и Солнца и других небесных тел и масс земной атмосферы [6].

Гравитационное поле Земли характеризуется силой тяжести, потенциалом силы тяжести и различными его производными. Потенциал имеет размерность м2•с-2, за единицу измерения первых производных потенциала (в т.ч. силы тяжести) в гравиметрии принят миллигал (мГал), равный 10-5 м•с-2, а для вторых производных — этвеш (Э, Е), равный 10-9•с-2. Значения основных характеристик гравитационного поля Земли:

• потенциал силы тяжести на уровне моря 62636830 м2•с-2;

• средняя сила тяжести на Земле 979,8 Гал;

• уменьшение средней силы тяжести от полюса к экватору 5200 мГал (в т.ч. за счёт суточного вращения Земли 3400 мГал);

• максимальная аномалия силы тяжести на Земле 660 мГал;

• нормальный вертикальный градиент силы тяжести 0,3086 мГал/м;

• максимальное уклонение отвеса на Земле 120";

• диапазон периодических лунно-солнечных вариаций силы тяжести 0,4 мГал;

• возможная величина векового изменения силы тяжести 0 ), Pn - полиномы Лежандра (при k = 0), C_nk , S_nk - коэффициенты тессеральных гармоник разложения потенциала, Jn = - C_n0 - коэффициенты зональных гармоник разложения потенциала.

  G = (6.6728 ± 0.0016) 10^-23 (км³с^-2 г^-1)

  GM _Солнца = 1.327 124 40 х 10¹¹ (км³с^-2)

  Список используемой литературы

  1. Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). — М.: Наука, 1981. — 352c.

  2. Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. — М.: Наука, 1985. — 304c.

  3. Иваненко Д. Д., Сарданашвили Г. А. Гравитация. 3-е изд. — М.: УРСС, 2008. — 200с.

  4. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. — М.: Мир, 1977. Торн К. Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна. — М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 2009.

  5. Жонголович И., Внешнее гравитационное поле Земли и фундаментальные постоянные, связанные с ним, «Тр. института теоретической астрономии», 1952, в. 3;

  6. Грушинский Н. П., Теория фигуры Земли, М., 1963.

Код для цитирования: Скопировать