Фигура Земли

Фигура Земли

В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук

Фигура Земли в первом приближении представляет собой эллипсоид вращения, у которого экваториальный радиус (а) больше полярного (b) на 21389 км. Отсюда полярное сжатие земного эллипсоида составляет

.           (IV.6)

Это различие в длинах радиуса обусловливает современное изменение силы тяжести от полюса до экватора на величину 1,6 гал.

Отношение центробежной силы Р к силе тяготения F называют геодинамической постоянной q:

.   (IV.7)

Оно показывает, что сила тяжести на поверхности Земли определяется главным образом притяжением ее массы, а вклад центробежного ускорения составляет всего 0,5%. Тем не менее эта величина действует на протяжении длительного времени, играет исключительно важную роль в дифференциации земного вещества, динамике водных и воздушных масс. Изменение силы Р по широте и сжатие Земли совместно определяют нормальное изменение поля силы тяжести у Земли. В первом приближении это изменение можно описать уравнением Клеро

 = gе1+ соs2  = gе1+ sin2 ,    (IV.8)

где  – дополнение географической широты до 900 ( = );

 – гравитационное сжатие Земли, а gр и gе – значения силы тяжести на полюсе и экваторе.

В 1971 г. в Москве была принята новая формула нормальной силы тяжести:

 = 978,0318 (1+0,0053024 sin2  – 0,0000059 sin2 2),   (IV.9)

в которой были использованы данные спутниковых измерений.

Найдем горизонтальный градиент  в зависимости от широты:  (гал/рад), откуда с учетом того, что 1 рад = 6378,4 км, найдем d = 0,8109 sin2  (мгал/км)*.

Таким образом, по широте, например 45, нормальное поле  изменяется вдоль меридиана со скоростью 0,8 мгал на километр. Это большая величина. Она лежит в пределах значений наблюдаемых гравитационных аномалий, поэтому учет изменения нормального поля силы тяжести необходим.

Согласно формуле (IV.9), значение  на полюсе равно 983221 мгал, следовательно, полное изменение  составляет 5172 мгал. При этом вклад центробежного ускорения Р составляет 3,39 гал, геометрического сжатия планеты  – 1,78 гал.