Н. П. ГРУШИНСКИЙ

ОСНОВЬI ГРАВИМЕТРИИ

Дппущсно ,\luнистrрстви.н высшег('

"срrднrго CtltЦl/Q.I/,нOгO oupaзoвal/li.Ч СССР

вкачестве учсйнс.го пособия

ii.1я студентов yнtltlepшmeтoa

МОСКВА «НАУКА»

ГЛАВНА.Я РЕДАКШI.Я

ФИЗИКО-МАТЕМАТIIЧЕСКОГI Л!! ТЕР.'\ r~·ры

1 u.8 3

ОГЛАВЛЕНИЕ

3

4

§2. Определение силы тяжести на море статическими гра-

виметрами .................... . 286

§3. Влияние возмущающих ускорений и наклонов при уста·

5

ПРЕДИСЛОВИЕ

Гравиметрия -в буквальном переводе измерение при­

тнжения -в узком смысле слова есть дисциплина метри­

ческая, изучающая приемы и инструменты, с по~ющью ко­

торых осуществляется измерение силы тяжести на Земле.

Однако такое узкпе толкование слова «гравиметрию> прак­

тнчески хождения не имело. Наши классики - гравимет­ рнсты, создавшие первые прекрасные учебники по грави­

\rетрин - уже толковали этот термин расширительно.

Л. В. Сорокин определяет гравиметрию как «отрасJIЬ знания,

нзучающую распределение силы тяжести на земной поверх­

нrкти». Далее он указывает на значимость гравиметрии для

гравиметрической разведки и теории фигуры Земли. А. А. ,\\ихайлов пишет, что «гравиметрией в узком смысле слова

называется опытное из:.~ерение ускорения силы тяжести или его провзводных при помощи соответствующих lfНструмен­

тов». Однако далее он также дает расширительное толкова­

ние, присоединня к гравю1етрии 11 теорию фигуры Земли.

А. А. Михай.1ов нредлагал даже объединяющiJЙ термин

«rравишюгия» для науки, включающей в себя вее аспекты

применении гравиметрии.

Внаши дни граюшетрия глубоко внедрнлась о геологию

нгепфизику, геодезию н астроноыию. Разработан 11 широко применястен гравиметрический метод разведки полезных ископаемых. Основная задача геодезии формулируется сей­

час как аиределение формы, раз~1еров и внешнего гравита­

ционного поля Земли. Методы спутниковой геодезии явля­ ются синтезом методов небесной механики, геоде'зни и гра­ ~юtетрни. Гравю;етрические исследования нар51ду с сейс­

\rнчесюшн - основные rrутп изучения внутреннего строе­

шrя Зе~rли.

Относя к гравн\tетрни области ее практнческt:>го приме­

нения, ыы все равно остаемся в рамках частногt) вопроса:

нзученrrя аномалий си.1ы тяжести на Зе\!Ле иml планетах

7

Солнечной спсте:-.rы и связи rrx с форУ~ой и внутреннюr строе­ нием Зе\!ЛН или планет. Однако гранитаннонвое взан:-.юдей­ ствне действует во всей Вселенной, опре.lе.'JЯЯ ее строевне и эволюш1ю. Под влияннеiii гравитаuнн фор\rнруются галак­

тики и звездные скопления, она же создает звезды 11 плане­

ты, определяет их внутреннее строение и фигуру. И3ученне

гравитационного поля Зе\!ли - это нзучение всеобъемлю­

щей силы и ее порождений в мало\t объе:-.rе. Эпш опреде­ ляется допусти!V!ость многих упрощений. Все задачи гра­

виметрии решаются в рамках ньютоновой :-.tеханики, н пока

не возникает надобности выхода за ее пределы. Однако го­

ловокружительное нарастание точности изУ~ерений ставит

в порядок дня такие вопросы, как из:vrеняеУ~ость силы тяже­

сти во вре!V!ени и постоянство гравитащюнной константы - вопрос, уже непосредственно связанный с общей теорией

гравитации.

Таким образом, гравrшетрия есть составная часть об­

щей науки о гравитации и строении Вселенной -- космоло­

гии - в ее земном, практически важно:vr для человеческой

жизнедеятельности применении.

В своей книге автор постарался дать в кратко:vr нзложс­

нии все основные направления развнп1я и применения гра­

виметрии. Это изложение соответствует курсу лекций, чи­

таемых в течение ряда лет на астроно!\шческо:vт отделении

физического факультета Московского университета в ка­ честве общего курса, который должен дать студентам до­

статочно конкретные представления о различных аспектах

данной д11сциплины 11 возбуднть интерес к пред:viету. Пред­

полагается, что человек, выбравrrшй в качестве cвoeii спе­

циальности одну из областей приложення гравюrетрни, бу­ дет в спецкурсах подробно и г.'lубоко изучать данное узкое направление, будь то гравитационная разведка или КОС\Ш­

ческая геодезия, теория фигуры Зе\tли пли \rетоды из\!ере­

ния силы тяжести. Тот же, кто будет занн:vrаться другюrи, с:vrежными наука:viп, получит общее представление о ТО\!,

что такое грави\rетрия 11 где она находнт практr1ческое

при:vтенение.

Изложение материала в книге построено пn rrринuипу исторнческnй последовательности развитиятеории и ее

нриложений. Практическне вопросы измерения силы тяже­

сти и устройства измерительных приборов отнесены в ко­

нец книги.

В двух первых главах из.1агаются основные положения

теорни ньютонова потенциала и силы тяжестп и, как след­

ствие из них, понятне нор\tалыюго гравитационного rюля

8

11 фигуры соответствующей е:-.1у идеа.'lьной Зе:-.1.111. Показы­ вастся, что в ноле ньютоновых сил ндеальная Зе:-.t.'IЯ прнни­

~tает фор:-.1у э.гtлшiсонда вращення. Выводы фор;vtул даются с точностью до вервой степени сжатия. Нормальное грави­

т;щtюнное поае традtщ1юнно IIредставляется формулой нор­

мальных значений силы тяжести. Этими формулами и их

истолкование:\! и заканчиваются две первые главы.

Далее логично перейти к изложению понятия аномаль­

ного гравитационного поля 11 соответствующим ему откло­

неннюt геоида от эллшtсоида и геоида от реальной физиче­

ской поверхности Зе:-.mн (глава 5). Расс:-.ютрение аномалий

неизбежно требует rше;I,ения Iюнятия редукций силы тяже­ сп! и высот. Последвне определяются геометричесю1м мето­

дом. Этот же метод прюtеняется для нолучения большой 11олуосн зе:-.шого эллю1сонда. Поэтому введена глава 3, по­

священная геометрическим методам измерения Земли, после

которой в главе 4 излагается редукционная задача и

в главе 5 - детальная структура гравитационного поля. Дальнейшее расширен не поннтнй о гравитационном поле

Зе:-.1ли и уточнение ее фигуры и размеров тесно связано с

наблюденннми и теорней движения искусственных спутни­

ков 3е'11ЛИ. Использование спутниковых методов привело к nnедению понятия нор:-.~алыюй или стандартной Зе:-.!Ли, ко­

торое является естественным расширением классического

понятия нормального гравнтационного поля и формулы

нор:-.1алыюй силы тяжести. 1Iоэтому современное понятие нор:-.1алыюй Земли :vtы Iюмести.пи в главе 7, после главы о применении в гравиметрии ИСЗ. Это, на наш взгляд, ло­ гичное обоснование того, что весь материал о нормальном

иоле не сконцентрирован в одном месте, а разделен тремя

главюш.

С'!едун иршщипу нерваначального изложения теорети­

ческнх основ логично было рассмотреть далее связи ано­

малыюга гравитацнонного поля 11 лунно-солнечных возму­

щений с виутренни:-.1 строенне\t Зб!ЛИ, а также отображе­

ние в ано\1алинх силы тяжести аномальных масс, связан­

ных так илн нначе с месторождениями полезных ископае­

;>.tых. Это\!у носвящены 8 и 9 главы.

В главах 1О 11 11 излагаются :\lетоды измерения силы тя­

жестн. Здесь \!Ы сдела.'lи акцент на мало описанных ранее \tетодах н прнборах. Поэто:-.1у непропорционально :-.шого

nнш1ання уде.'lеtю nОJрожденно\tу 11 очень нерспективно:-.tу

\tетоду свободного надения, оtiисанню широко применяе­

:-.юго в :-.шре гравю1етра Лакоста и Ро\!берга и :о.юрски:-.r

онределения~1 силы тяжести.

9