Глава 3. Методы определения фигуры Земли.

3.1. Гравиметрический метод

Развитие Клеро в середине 18 века теории фигуры Земли вызвало интерес к определению периода колебания маятника. Поскольку напряженность силы тяжести определяет период колебания маятника было предложено использовать маятник для определения силы тяжести g, а по значениям наблюдаемых g изучить форму уровенной поверхности, представляющей Землю. В начале- 19 века французские ученые начали попытки применить нитяной маятник. В 1818 г. английским физиком Катером был сконструирован оборотный маятник, основанный на том, что всякое физическое тело имеет два взаимных центра качания, таких, что периоды колебания около этих центров одинаковы. Тогда возможно измерить расстояние между этими центрами, которое играет роль длины в идеальном маятнике,и, определив период, вычислить напряжение силы тяжести g.Маятниками Кетера было определено значение силы тяжести в довольно большом количестве пунктов ,в разных частях Земли [2].

Первые русские измерения силы тяжести были произведены Ф. П. Литке (1797—1882) во время его кругосветного путешествия 1826—1829 гг. Он произвел измерения на Аляске в Ситхе, Петропавловске-Камчатском, в Тихом океане на островах Кусаке в Каролинском архипелаге, Гуам в группе Марианских островов, на одном из островов Бонини — Сима, в Вальпараисо

и на острове Св. Елены. В 1830 к. М. Ф. Рейнеке с тем же прибором произвел измерения в Кандалакше. Обработав наблюдения маятников, Литке сделал заключение о наличии положительных гравитационных аномалий на океанических островах. Главной причиной аномалий, по мнению Литке, является наличие плотного базальтового основания у островных пунктов. «В тех же пунктах, которые лежали на толстых слоях известняка и песчаника, величины аномалий оказались почти втрое меньше». Результаты произведенных измерений силы тяжести Литке использовал для вывода сжатия Земли. Однако, имея большой процент островных, т. е. резко аномальных пунктов, Литке не мог получить правильный результат. Справедливо оценив это обстоятельство, он добавил к своим наблюдениям шесть наблюдений англичан и, совместно обработав эти данные, получил для сжатия Земли величину 1:288 [2].

3.2. Определение сжатия Земли по неравенствам

в движении Луны

Отступление фигуры Земли от однородного или состоящего из концентрических слоев различной (плотности шара вызывает в движении Луны некоторые периодические отклонения от кеплерова движения по орбите,— так называемые возмущения, или неравенства. Амплитуда этих отклонений зависит от параметра динамического сжатия Земли . В теории движения Луны эти отклонения представляются периодическими членами. Наибольшие амплитуды таких отклонений имеют неравенство в долготе

Вводя среднее значение из наблюденных величин в формулы, получаем соответственно два значения динамического параметра Им соответствуют два значения полярного сжатия Земли. Эти значения следующие:

а = 1 : 297,7,

а = 1 : 297,0.

Если использовать только данные Ньюкомба и формулу Делоне, то мы получим а = 1 :298,7, а если данные Броуна и его же формулу, то получим

а = 1 : 296,0.

Таким образом, этот метод дает очень большой разброс полученных окончательных значений и, конечно, недостаточно точен. Как уже говорилось, появление искусственных спутников Земли дало возможность весьма точного определения динамических параметров Земли, причем можно определить не только , но и моменты более высокого порядка. Метод изучения характеристик фигуры Земли по наблюдениям искусственных спутников нашел сейчас широкое практическое применение [2].