2.3. Квазигеоид

Для того чтобы изучить фигуру геоида по наземным измерениям с высокой точностью, необходимо силу тяжести измерять непосредственно на его поверхности, что не осуществимо. Следовательно, как доказал известный советский ученый М. С. Молоденский, изучить фигуру геоида с высокой точностью по наземным измерениям невозможно. По результатам комплекса

наземных астрономо-геодезических и гравиметрических измерений теоретически безупречно может быть определена другая вспомогательная поверхность, получившая название поверхности квазигеоида , которая незначительно отклоняется от поверхности геоида: в равнинной местности на 2—4 см, а в горах — не более 2 м. На морях и океанах поверхности геоида и квазигеоида полностью совпадают.

Фигуру Земли, ограниченную поверхностью квазигеоида, называют квазигеоидом. Определив из обработки наземных измерений параметры квазигеоида и измерив относительно него высоты точек земной поверхности, можно теоретически строго изучить фигуру реальной Земли, ограниченную ее твердой оболочкой на суше и невозмущенной поверхностью морей и океанов.

Теория М. С. Молоденского изучения фигуры и гравитационного поля Земли получила признание среди геодезистов всего мира и подробно рассматривается в курсах геодезической гравиметрии и теории фигуры Земли [1].

2.4. Нормальная Земля

Фигура и гравитационное поле Земли тесно взаимосвязаны и их изучение представляет собой по существу одну задачу. Сложная структура гравитационного поля, обусловленная неправильностями фигуры Земли и особенностями распределения плотностей масс, создает значительные трудности при определении потенциала силы тяжести W. Задача определения по тенциала W существенно облегчается, если гравитационное поле Земли представить в виде двух полей: основного, или нормального и остаточного, или аномального и каждое из них изучать отдельно.

За физическую модель Земли при этом принимают так называемый уровенный эллипсоид вращения , внешняя поверхность которого является уровенной и сила тяжести в каждой точке ее направлена по нормали к ней. Центр уровенного эллипсоида совмещают с центром масс Земли, а ось его вращения — с осью вращения Земли. Гравитационное поле, создаваемое уровенным эллипсоидом на его поверхности и во внешнем пространстве, называют нормальным гравитационным полем, а силу тяжести — нормальной и обозначают буквой у.

Определив параметры уровенного эллипсоида, можно вычислить нормальный потенциал U и другие элементы нормального поля силы тяжести на его поверхности и во внешнем пространстве. Приняв поверхность уровенного эллипсоида за отсчетную, задачу изучения фигуры Земли можно свести к определению отклонений ее физической поверхности от поверхности эллипсоида, а задачу определения потенциала W реальной силы тяжести к опредлению небольших разностей T=W—￡/, называемых возмущающим потенциалом Земли в точках земной поверхности. Уровенный эллипсоид, принимаемый за физическую модель Земли при определении ее фигуры и гравитационного поля,принято называть Нормальной Землей . При решении ряда задач геодезии, геофизики и небесной механики широкое распространение получило представление потенциала V притяжения Земли (включая ее атмосферу) в виде разложения в ряд шаровых функций геоцентрических координат г, Ф и L,т. е. геоцентрических радиуса, широты и долготы соответственно [1].