Wykład G3 (z H5P) - Anomalie i wariacje pola siły ciężkości

Przyczyna wariacji okresowych

Wariacje okresowe są związane są z obrotem Ziemi wokół własnej osi, obiegiem Ziemi wokół Słońca oraz pozycją Księżyca.

Na każdy punkt Ziemi działają siły przyciągania grawitacyjnego (oddziaływanie typu newtonowskiego) pochodzące od ciał niebieskich. Największy i mierzalny jest efekt grawitacyjny tylko od Księżyca i Słońca, dlatego siły te nazywamy siłami luni-solarnymi. Oddziaływanie grawitacyjne innych ciał niebieskich jest znikome. Efekt grawitacyjny od Księżyca, który ma względnie małą masę, jest obserwowany z uwagi na jego bliskość. Oddziaływanie grawitacyjne odległego Słońca jest odczuwalne z uwagi na jego dużą masę.

Wariacje luni-solarne

Określenie "pływy" najczęściej kojarzone jest z okresową zmianą poziomu wód oceanicznych, która w niektórych miejscach na Ziemi sięga nawet kilkanaście metrów. Te same siły, nazywane siłami luni-solarnymi, są powodem tzw. pływów ziemskich, czyli pływów skorupy ziemskiej. Pływy ziemskie są znacznie mniejsze (maksymalnie 20-30 cm) i obejmują dużo większy obszar, dlatego nie są dostrzegalne podczas bezpośredniej obserwacji ("gołym okiem").

Pod wpływe sił luni-solarnych zdeformowana Ziemia przyjmuje kształt elipsoidy obrotowej, tzw. elipsoidy pływowej. Dłuższa oś skierowana do ciała niebieskiego jest jednak przesunięta względem linii łączącej środki mas ciała wywołującego pływy Ziemi, ze względu na czas potrzebny na deformację. Przesunięcie wynosi około 12".

Deformacje pływowe skorupy są jednak na tyle istotne, że w znaczący sposób wpływają na wartość natężenia siły ciężkości. Amplitudy zmian natężenia siły ciężkości wywołane jedynie siłami luni-solarnymi kilkukrotnie przekraczają dokładność pomiaru grawimetrem. Wpływ sił luni-solarnych ma znaczenie zarówno w przypadku badania figury Ziemi (grawimetria ogólna), jak również należy je uwzględniać podczas pomiarów natężenia siły ciężkości w grawimetrii stosowanej.

Zmiany dobowe składowej pionowej sił luni-solarnych.
Grafika: Fajklewicz Z. 2007. Grawimetria stosowana. Wydawnictwa AGH. Kraków (rysunek zamieszczony za zgodą Wydawnictw AGH)