Аномалия Бугера

В геодезии и геофизике ( аномалия Бугера названа в честь Пьера Буге ) — это гравитационная аномалия , с поправкой на высоту, на которой она измеряется, и притяжение местности. Одна только поправка на высоту дает аномалию силы тяжести в свободном воздухе .

Карта аномалий Буге штата Нью-Джерси (Геологическая служба США)

Определение

Аномалия Бугера $g_{B}$ определяется как:

$$g_{B}=g_{F}-\delta g_{B}+\delta g_{T}$$

Здесь,

• $g_{F}$ – аномалия силы тяжести в свободном воздухе.
• $\delta g_{B}$ – поправка Бугера , которая учитывает гравитационное притяжение горных пород между точкой измерения и уровнем моря;
• $\delta g_{T}$ это коррекция рельефа , которая учитывает отклонения поверхности от бесконечной горизонтальной плоскости.

Аномалия в свободном воздухе $g_{F}$, в свою очередь, связано с наблюдаемой гравитацией $g_{obs}$ следующее:

$$g_{F}=g_{obs}-g_{\lambda }+\delta g_{F}$$

где:

• $g_{\lambda }$ — поправка на широту (поскольку Земля не является идеальной сферой; см. нормальную гравитацию );
• $\delta g_{F}$ это поправка на свободном воздухе .

Снижение

называется Редукция Буге простой ( или неполной ), если местность аппроксимируется бесконечной плоской пластиной, называемой пластиной Буге . Усовершенствованная . (или полная удаляет эффекты ландшафта ) редукция Бугера более точно Разница между ними называется (остаточным) эффектом рельефа (или (остаточной) коррекцией рельефа ) и обусловлена ​​дифференциальным гравитационным эффектом неровностей местности; это всегда отрицательно.

Простое сокращение

Гравитационное ускорение $g$ снаружи пластины Буге перпендикулярен пластине и по направлению к ней с величиной, в 2πG умноженной на массу на единицу площади, где $G$ является гравитационной постоянной . Оно не зависит от расстояния до пластины (что проще всего доказать с помощью закона гравитации Гаусса , но также можно доказать непосредственно с помощью закона гравитации Ньютона ). Стоимость $G$ составляет 6,67 × 10 ⁻¹¹ Н·м ² кг ⁻² , так $g$ составляет 4,191 × 10 ⁻¹⁰ Н·м ² кг ⁻² раз больше массы на единицу площади. Использование 1 гал = 0,01 мс ⁻² ( 1 см с ⁻² ) получаем 4,191 × 10 ⁻⁵ Мне жаль ² кг ⁻¹ раз больше массы на единицу площади. Для средней породы плотности ( 2,67 г см ⁻³ ) это дает 0,1119 мГал м ⁻¹ .

Уменьшение Буге для пластины Буге толщиной $H$ является $$\delta g_{B}=2\pi \rho GH$$где $\rho$ плотность материала и $G$ является постоянной гравитации. На Земле влияние высоты на гравитацию составляет 0,3086 мГал·м. ⁻¹ уменьшается при подъеме вверх за вычетом силы тяжести плиты Буге, что дает градиент Буге 0,1967 мГал·м. ⁻¹ .

В более общем смысле, для распределения массы с плотностью, зависящей только от одной декартовой координаты z , сила тяжести для любого z равна 2π G , умноженной на разницу массы на единицу площади по обе стороны от этого значения z . Комбинация двух параллельных бесконечных, если равная масса на единицу площади, пластин не создает никакой гравитации между ними.

См. также

• Гравитация Земли
• Физическая геодезия - Исследование физических свойств гравитационного поля Земли.
• Теория потенциала - Гармонические функции как решения уравнения Лапласа
• Вертикальное отклонение - мера смещения гравитационной силы вниз из-за близлежащей массы.

Ссылки

• Лоури, Уильям (2004). Основы геофизики . Издательство Кембриджского университета . ISBN  0-521-46164-2 .
• Хофманн-Велленхоф, Бернард; Мориц, Хельмут (2006). Физическая геодезия (2-е изд.). Спрингер . ISBN  978-3-211-33544-4 .

Внешние ссылки

• Аномалии Бугера Бельгии. Синие области связаны с дефицитными массами в недрах.
• Сетка гравитационных аномалий Бугера для территории США, составленная [Геологической службой США].
• Карта аномалий Буге в Грэхемленде Ф. Дж. Дэйви (и др.), Британская антарктическая служба, бюллетени BAS, 1963–1988 гг.
• Карта аномалии Буге, изображающая юго-востоке Уругвая на аномалию лагуны Мерин (амплитуда более +100 мГал ) и детали участка .
• Список магнитных и гравитационных карт по штатам, составленный [Геологической службой США].