نقشه برداران دانشکده سازمان نقشه برداری کشور

میدان ثقل زمین

ژئودزي علم اندازه­ گيري شکل و ابعاد زمين است که اين اندازه ­گيري­ ها شامل اندازه­ گيري هندسه، ميدان ثقل و تغييرات زماني آن مي­ شود.

میدان ثقل زمین که غالبا با استفاده از کمیت اسکالر معادل آن -­­پتانسیل ثقل- بیان می­شود، در زمینه­ های گوناگونی نظیر تعیین سطح مرجع (دیتوم) ارتفاعی، تعیین دقیق مدار ماهواره­ ها و اکتشافات معدنی و هیدروکربنی به کار می­ رود.

پتانسیل ثقل زمین در یک سیستم مختصات زمین-­­ثابت به صورت مجموع پتانسیل­ های گریز از مرکز و جاذبه تعریف می­ شود.

نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران زمین است و پتانسیل آن به سادگی بر حسب فاصله از محور دوران زمین بیان می­شود.

پتانسیل جاذبه نیز با استفاده از قانون انتگرال نیوتن به صورت تابعی از چگالی جرمی بیان می­شود.

از آنجا که توزیع جرم زمین در تمام نقاط آن قابل اندازه­ گیری نیست، از انتگرال نیوتن نمی­توان مستقیما برای بیان میدان جاذبه استفاده نمود.

به همین دلیل، میدان ثقل زمین معمولا با استفاده از مشاهدات شتاب ثقل اندازه­ گیری شده روی سطح زمین و تابعک­ های استخراج شده از آن نظیر آنومالی جاذبه و نوسان جاذبه تعیین می­شود که آن را به عنوان یک مسئله­ ی معکوس در ژئودزی در نظر می­ گیرند.

ثقل سنجی چیست ؟

ثقل‌سنجی به عملیات اندازه‌گیری ثقل یا گرانش گفته می‌شود. در این روش اندازه‌گیری تغییرات میدان جاذبه زمین در نقاط مختلف آن انجام می‌شود. با توجه به وابستگی میان میدان جاذبه و چگالی توده‌های مختلف زیرسطحی، با ثبت میدان جاذبه می‌توان مواد معدنی با چگالی بیشتر یا کمتر از سنگهای درونگیر آنها را کشف نمود.

تاریخچه : 

در حدود سال ۱۵۸۹ میلادی گالیله اولین بار تاثیر شتاب جاذبه زمین بر روی اجسام با وزنهای مختلف را کشف نمود و بعدا کپلر قوانین حرکت سیارات را اثبات کرد و در سال ۱۶۸۵ میلادی نیوتن قوانین عمومی جاذبه زمین را معرفی کرد. طی سال‌های ۱۷۳۵-۱۷۴۵ پییر بوگر بسیاری از روابط ثقل‌سنجی از جمله تغییرات شتاب جاذبه با ارتفاع، عرض جغرافیایی را معرفی کرد.

در سال ۱۸۱۷ آونگ مرکب اولین دستگاه اندازه‌گیری میدان جاذبه بود که توسط کاپیتان هنری کیتر اختراع شد. در سال ۱۹۰۱ رونالدفون اوتوس اولین برداشت ثقل سنجی توسط روی دریاچه یخی والاتون انجام شد و به تدریج این روش مطالعاتی گسترش یافت. اولین اکتشاف ژئوفیزیکی نفت در دسامبر سال ۱۹۲۲ با اندازه‌گیریهای ثقل سنجی در میدان نفتی اسپین دلتا اجرا شد.

گرانش

گرانش یا جاذبه، پدیده‌ای است که در آن همهٔ اجسام جرم‌مند یکدیگر را جذب می‌کنند. تأثیر گرانش بر این اجسام، یعنی تأثیر جذب یک جسم جرم‌مند، جسم جرم‌مند دیگر را، به صورت وزن رخ می‌نماید. از آشناترین نمودهای گرانش فروافتادن سیب از درخت است. پدیدهٔ گرانش معمولاً در مقیاس‌های بزرگ یا خیلی بزرگ هنگامی که جرمِ دست‌کم یکی از اجسام درگیر خیلی زیاد است رخ می‌نماید. بنابراین نمودهای گرانش در حرکت اجسام آسمانی و مسیر سیاره‌ها به گرد خورشید دیده می‌شود.

به‌طور کلاسیک، گرانش یکی از چهارنیروی اصلی طبیعت (سه نیروی دیگر: الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) شمرده می‌شود. از میان این نیروها، گرانش از همه ضعیف‌تر است از این رو در فرایندهای ریز-مقیاس که نیروهای دیگر حضور فعال دارند، اثر گرانش کاملاً قابل چشم‌پوشی‌است. در فیزیک معاصر نظریه نسبیت عام برای توضیح این پدیده بکار می‌رود، اما توضیح کمتر دقیق ولی ساده‌تر آن در قانون جهانی گرانش نیوتون یافت می‌شود. در اکثر فعالیت‌های روزمره، از جمله فرستادن موشک به فضا قانون جاذبه عمومی نیوتن کاملاً کارآمد است. هرجرم ذره‌ای جرم ذره‌ای دیگر را درراستای تقاطع آن‌ها با نیرویی جذب می‌کنداین نیرو با حاصلضرب جرم‌ها متناسب است وبامربع فاصله آن‌ها رابطه عکس دارد. این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است.

برای اندازه‌گیری شتاب ثقل از ابزاری به نام گرانش‌سنج استفاده می‌شود.

به ادامه مطلب مراجعه نمایید.