Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Гипотезы о расширении Земли

НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ НЕПРИЛИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

 

Смотрите также:

 

Гипотеза расширяющейся Земли...

 

науки о земле 

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

 

ГЕОЛОГИЯ

 

Палеонтология

 

Палеогеография 

 

космический вулканизм планет

 

Вегенер. Происхождение континентов и океанов

 

Океан Тетис и гипотеза дрейфа материков

 

метеориты и кометы

 

СЛЕДЫ КОСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЗЕМЛЮ

 

Камни и геология

 

ПРИЧИНЫ ГОРО-ОБРАЗОВАНИЯ. Гипотеза Вегенера

 

Плейт-тектоника - новая глобальная тектоника

 

Причины вымирания организмов

 

Метеоритная и вулканическая гипотезы вымирания организмов ...

 

 

 

Ю.Д. Буланже

 

Изучение вековых, или, как теперь принято называть, неприливных изменений силы тяжести, является одной из важнейших проблем современной гравиметрии, тесно связанной с решением задач глобальной геодинамики. Быстро развивающиеся исследования в этой области выдвигают требования точных знаний об изменениях силы тяжести во времени как регионального, так и глобального характера. Изучение изменений гравитационного поля Земли во времени имеет большое познавательное значение для многих разделов естествознания, таких, как физика, небесная механика, астрометрия, геодезия, геология, геофизика. Так, стремительное развитие сателлитной геодезии, сопровождающееся быстрым повышением точности определения координат пунктов на земной поверхности, приводит к необходимости иметь данные о возможном перемещении центра масс Земли в системе координат, закрепленных на литосфере. Эта задача может быть решена путем совместного изучения глобальных изменений силы тяжести и высот земной поверхности.

 

Непрерывно возрастающая точность физических эталонов, величина которых определяется через величину силы тяжести, требует точных знаний об изменениях силы тяжести в точке, где этот эталон находится. Возрастающие требования к метрологическому обеспечению относительных определений силы тяжести, когда стандартизация шкал гравиметров проводится преимущественно на эталонных гравиметрических полигонах, в свою очередь, требуют точного ответа на вопрос о стабильности эталонных значений величины силы тяжести на этих полигонах.

 

Изучение глобальных изменений силы тяжести во времени в сочетании с данными о неравномерности вращения Земли и другими явлениями геодинамического характера может дать новую информацию о физических свойствах земной коры, мантии, о процессах, протекающих в недрах Земли.

 

В Институте физики Земли Академии наук СССР первые работы по изучению неприливных изменений силы тяжести были начаты в 1935 г. Импульсом к их постановке послужили довольно большие, достигающие десятков мГал, расхождения между повторными определениями силы тяжести на Кавказе и в Средней Азии [Абакелия, 1936]. С целью экспериментальной проверки этих результатов Н.Н. Парийским и автором этой статьи были проведены повторные маятниковые изменения силы тяжести на Центральном Кавказе. В результате анализа, выполненного Н.Н. Парийским, было установлено, что эти расхождения являются главным образом результатом накопления ошибок измерений. Если же изменения силы тяжести во времени и существуют, то они не могут превосходить нескольких десятых долей мГал в год [Парийский, 1937]. Существовавшая тогда маятниковая аппаратура не обладала точностью, способной зарегистрировать изменения силы тяжести такой величины. Поэтому возникла необходимость в разработке новых средств измерений и методов, которые могли бы существенно повысить точность определений силы тяжести. Однако разразившаяся Великая Отечественная война надолго прервала эти работы и вернуться к ним представилась возможность только в пятидесятых годах.

 

В мировой литературе имеется много сообщений о повторных измерениях силы тяжести [Буланже, 1980]. Однако из-за недостаточного метрологического обеспечения этих измерений большая часть из них не может быть сопоставима. В то же время их авторы отождествляют полученные расхождения с изменениями гравитационного поля Земли во времени. Такие экспериментальные оценки нередко расходятся на два порядка и более. При этом следует иметь в виду, что до самого последнего времени все определения силы тяжести производились относительными методами, которые принципиально не могут обнаружить изменения глобального характера. Теоретические оценки, основанные на рассмотрении различных моделей Земли под воздействием на них эндогенных и экзогенных факторов, также существенно различаются.

 

Из всего сказанного следует, что проблема изменения гравитационного поля Земли во времени достаточно сложна, и для ее решения необходимо развитие как теоретических, так и экспериментальных исследований. Поэтому каждый новый результат, указывающий на изменение или стабильность силы тяжести во времени, должен быть тщательно обоснован, в первую очередь с точки зрения метрологического обеспечения измерений.

 

Теоретическое обоснование возможных изменений силы тяжести глобального характера, как известно, было дано во многих работах профессора Барта. Они основывались на возможном перемещении ядра Земли относительно ее оболочек. При этом высказывались соображения о возможных значительных изменениях силы тяжести во времени (до 0,5 мГал/год) в районах больших аномалий, отражающих асимметрию формы ядра Земли. Однако эти предположения не получили ни теоретического, ни экспериментального подтверждения. Расчеты, выполненные Н.Н. Парийским [Pariisky, 1978], показали, что если изменения силы тяжести связаны с процессами, вызывающими неравномерность вращения Земли, то они могут достигать первых десятков мкГал в год. Аналогичные работы были выполнены Е.Линдером [1979]. Влияние деформаций, происходящих внутри Земли, на величину силы тяжести на ее поверхности было оценено Вальшем [Walsh, Rice, 1979J. Оно оказалось небольшим. Оценка возможных изменений величины силы тяжести, вызванных перестройкой земной коры, приводит к величинам порядка всего лишь 0,05 мкГал в год [Тараканов, Шлейников, 1977]. Влияние годового и чендлеровского движения полюсов Земли вследствие свободной нутации в средних широтах может достигать нескольких мкГал [Bursa, 1972].

 

Перемещение масс, вызываемых суммой геодинамических явлений, может привести к перемещению центра масс Земли на величину порядка 10 км, что, в свою очередь, может привести к изменению силы тяжести на поверхности Земли на величину порядка 2—3 мкГал в год [Stolz, 1976а,Ь]. Однако эти расчеты весьма приближенны и требуют существенного уточнения. Для этого необходимо проведение более детальных теоретических расчетов и глобальных наблюдений за изменениями гравитационного поля Земли с одновременным определением вертикальных движений земной поверхности. Сезонные изменения уровня Мирового океана могут вызвать смещение центра масс Земли, что, в свою очередь, приведет к глобальным изменениям силы тяжести на земной поверхности на 0,6 мкГал [Stolz, 1976а]. Глобальные перемещения атмосферных масс могут привести к изменениям силы тяжести до 1,3 мкГал [Stolz, 1976b].

 

Теоретические оценки влияния кратковременных и сезонных перемещений атмосферных масс как регионального, так и местного характера позволяют предполагать, что возмущения гравитационного поля, вызванные этими явлениями, могут достигать 15—20 мкГал и должны учитываться при изучении глобальных изменений силы тяжести [Двулит, Файтельсон, 1976].

 

Рассмотрим некоторые результаты экспериментальных исследований изменений силы тяжести во времени с целью оценки возможной их величины. Многократные грави- метровые связи Москвы с Потсдамом и повторные измерения, проведенные по трассам : Потсдам—Рига—Москва—Казань—Свердловск—Чита—Тахтомыгда— Петропавловск- на—Камчатке и Потсдам- Тбилиси—Ашхабад—Балхаш—Алма-Ата-Ташкент—Душанбе, показали, что все измеренные разности много меньше ошибок их определения,, и если изменения силы тяжести и имеют место, то они не превосходят 0,02 мГал в год (1). Эти результаты подробно изложены в работе Буланже (1974], и нет надобности их пересказывать.

 

В 1958 г. силами Института физики Земли АН СССР были сделаны высокоточные определения силы тяжести в Восточной Европе с использованием Потсдамской системы. Позже, в 1968 и 1974 гг., эти измерения были повторены в рамках работ Международной гравиметрической экспедиции, организованной Комиссией академий наук социалистических стран по комплексной проблеме''"Планетарные геофизические исследования" (КАПГ) совместно с геодезическими службами этих стран.

 

В результате сопоставления данных, полученных во время этих трех измерений, было установлено, что изменения силы тяжести на пунктах: Таллин, Варшава, Краков, Прага, Будапешт, Бухарест и София по отношению к Потсдаму малы, меньше ошибок их определения, и, если они существуют, то не могут превосходить нескольких мкГал в год (Boulanger, 1979] (рис.2).

 

На территории Фенноскандии были проведены исключительно интересные работы по изучению изменений силы тяжести и их связи с вертикальными движениями земной коры. Первый траверз полигона протяженностью около 1200 км был проложен от берегов Атлантического океана до восточной границы Финляндии. Позже были проложены севернее еще два траверза широтного направления, пересекающие территории Швеции и Финляндии. При проведении этих измерений весьма тщательно учитывались самые различные факторы, могущие исказить показания гравиметров. Особое внимание уделялось исследованию шкал приборов. Для возможно полного исключения их ошибок пункты для измерений выбирались так, чтобы разности значений силы тяжести между смежными точками не превышали 0,5 мГал. Применяя такие рафинированные методы измерений удалось фиксировать изменения силы тяжести вдоль всех траверз со средней ошибкой порядка ±2 -г±3 мкГал. Несмотря на столь высокую точность измерений, уверенных данных об изменениях силы тяжести получить не удалось. Не удалось однозначно установить корреляционную зависимость между изменениями силы тяжести и изменениями высот (Kiviniemi, 1974].

 

В конце шестидесятых годов в области инструментальной гравиметрии произошел огромный скачок. Были созданы принципиально новые приборы — абсолютные лазерные баллистические гравиметры, обладающие весьма высокой точностью. Профессором А. Сакумой (Sakuma, 1973] в Севре был создан первый такой стационарный баллистический гравиметр, д-ром Дж. Фаллером в США — транспортабельный абсолютный гравиметр. Аналогичный прибор был разработан и построен в Институте автоматики и электрометрии Сибирского отделения Академии наук СССР. Несколько позже был создан транспортабельный абсолютный гравиметр в Италии. В последнее время появились сообщения о создании подобных приборов в Японии и Китае. Все это создало новые возможности для более эффективного изучения неприливных изменений силы тяжести.

 

Начиная с 1967 г. А. Сакума в Севре стал систематически проводить определения абсолютной величины силы тяжести своим стационарным гравиметром. Эти данные и результаты абсолютных определений, полученные прибором Дж. Фаллера, были использованы для установления нуля системы IGSN-71. При уравнивании измерениям в Севре был придан большой вес, и практически нуль этой системы базируется на определениях Сакумы, проведенных в 1968—1969 гг. К сожалению, А. Сакума крайне скупо сообщает о результатах своих измерений. Поэтому на 3 приведен график изменений силы тяжести в Севре, относящийся к началу 1973 г. Из этого графика следует, что принятое значение нуля системы IGSN-71 относится к минимальному значению величины силы тяжести для Севра в интервале времени с 1968 по 1973 г.

 

Работы по изучению неприливных изменений силы тяжести с советским абсолютным гравиметром ГАБЛ были начаты в 1976 г. За истекшее время были проведены многократные повторные определения на пункте Ледово, в Новосибирске, в 1976, 1978 и 1980 гг. в Потсдаме, на пяти пунктах на Австралийском континенте, в Тасмании, Папуа Новой Гвинеи, сделаны три измерения в Сингапуре, на двух пунктах в Финляндии. В 1977 и 1981 гг. в Севре было сделано сравнение ГАБЛ с приборами проф. А. Сакумы и прибором, принадлежащим Институту метрологии им. Дж. Колонетти в Турине. Эти измерения дали хорошее согласие между собой (все расхождения лежат в пределах 13 мкГал), но полученная при этом величина силы тяжести оказалась на 55 мкГал больше, чем приведена в Каталоге пунктов системы IGSN-71 (Morelli, 1971 ]. Аналогичные результаты были получены для Потсдама (+ 48 мкГал), Хельсинки (+ 26 мкГал)  и Лё'дово (+ 62 мкГал). Их разброс составляет 36 мкГал, при средней величине этой разности 48 ± 7 мкГал (4).

 

Такие расхождения могли возникнуть в результате двук причин: смещения нуля системы IGSN-71 или изменения силы тяжести на одну и ту же величину на всех четырех пунктах, вызванное какими-то глобальными причинами. Более вероятной причиной, видимо, является первая, поскольку в период создания системы IGSN-71 (1969 г.) в Севре наблюдалось минимальное значение величины силы тяжести, которое к 1972 г. возросло на 50 мкГал. Позже, по сообщению проф. А. Сакумы, оно существенно не менялось. Причина такого большого изменения силы тяжести в Севре пока не установлена. Оно может быть либо следствием накопления систематических ошибок измерений, либо результатом влияния изменений гидрогеологических условий в районе пункта наблюдений. Однако факт увеличения силы тяжести в Севре за период времени с 1969 по 1977 г. на 45 мкГал является бесспорным.

 

 Теперь рассмотрим результаты повторных определений силы тяжести на пунктах Потсдам, Ледово, Новосибирск. Предварительный анализ этих наблюдений показал, что в интервале времени с 1975 по 1978 г., когда наблюдались максимальные скорости изменений силы тяжести, изменения на этих пунктах оказались практически одинаковыми. Для Потсдама была получена скорость — 10,0±5,7 мкГал/год, для Ледово - 11,1 ± ±2,4 мкГал/год и для Новосибирска — 9,0±3,0 мкГал/год, а в среднем - 10,0± ±2,3 мкГал/год.

 

 Эти результаты позволили предположить, что изменения силы тяжести на этих пунктах происходят синхронно и с одинаковой амплитудой. Для того, чтобы располагать большим числом данных при их статистическом анализе, измерения, сделанные на пунктах в Потсдаме и Новосибирске, были приведены к Ледово. Поскольку разности значений силы тяжести между Ледово и Потсдамом, а также между Ледово и Новосибирском хорошо известны, то это редуцирование было выполнено без потери точности. Результаты всех выполненных измерений, приведенных к Ледово, даны на 5. На этом графике можно видеть, что в интервале времени с февраля 1975 по январь 1982 г. изменения силы тяжести в первом приближении могут быть аппроксимированы как квазипериодические с периодом порядка 7-8 лет и амплитудой около 20 мкГал. Реальность такого предположения хорошо подтверждается статистически. Если всю совокупность измерений в Ледово, включая наблюдения в Потсдаме и в Новосибирске, рассматривать как случайное распределение погрешностей, то ошибка единицы веса будет ±11,2 мкГал. Эта же ошибка, вычисленная по остаточным уклонениям от аппроксимирующей кривой, получается равной ±7,8 мкГал и хорошо совпадает с величиной средней ошибки, полученной другими способами.

 

Аналогичная картина наблюдалась А.Сакумой в Севре в интервале времени с 1967 по 1973 г. Тогда им было зарегистрировано квазипериодическое изменение силы тяжести примерно с таким же периодом, но несколько большей амплитудой — около 25 мкГал. А. Сакумой это явление рассматривалось как явление чисто местного характера. Изменения же, полученные с помощью гравиметра ГАБЛ, наблюдались вдоль линии протяженностью более 5 тыс. км, что впервые позволяет сделать вывод о глобальном характере наблюдавшихся изменений силы тяжести или, по меньшей мере, о явлении, охватывающем значительную часть Евразии на широте, близкой к 56°.

 

Очевидно, что проведенных наблюдений недостаточно для определения периода или амплитуды изменений силы тяжести. Поэтому наблюдения за изменениями абсолютной величины силы тяжести необходимо продолжать на прежних пунктах, дополнив их наблюдениями по меньшей мере в районе Байкальского рифта и на Камчатке. Для выяснения широтного эффекта этих изменений следует организовать систематические измерения абсолютной величины силы тяжести на пунктах, разнесенных по широте. Таким пунктом на севере могла бы быть в Апатитах геофизическая обсерватория Кольского филиала Академии наук СССР, а на юге — строящаяся в районе Гарни, близ Еревана, Геофизическая обсерватория Академии наук Армянской ССР.

 

Как указывалось ранее, в 1979 г. прибором ГАБЛ были произведены абсолютные определения силы тяжести в Сингапуре, в Папуа (Новая Гвинея), на пункте Порт-Морс - би и на 5 пунктах в Австралии: Сидней, Хобарт, Алис Спрингс, Дарвин и Перт. Все измерения производились на пунктах IGSN-71 или вблизи них. Это дает возможность в первом приближении оценить возможные изменения силы тяжести в этом регионе.

 

Сопоставим результаты определений абсолютных значений силы тяжести, полученные на этих пунктах гравиметром ГАБЛ, с каталожными значениями <7 в системе IGSN-71 (см. таблицу). При этом из рассмотрения следует исключить разности, относящиеся к пунктам Хобарт и Порт Морсби, поскольку в системе IGSN-71 эти пункты определены с большими ошибками и не могут быть использованы для суждения о стабильности гравитационного поля во времени [Arnautov et al.„ 1979]. Из таблицы следует, что изменения силы тяжести в Австралии и Сингапуре оказались небольшими, в среднем около 24 мкГал за 10 лет. Но это весьма формальная оценка, так как ранее было показано, что погрешность определения пунктов IGSN-71 не ± 20—30 мкГал, как это указывается в работе [Morelli et al., 1971], а много больше, около ± 70 мкГал [Буланже, 1981]. Следовательно, и ошибки разностей соответственно возрастут и будут больше самих изменений. Итак, ни в Австралии, ни в Сингапуре заметных изменений силы тяжести в интервале времени с 1969 по 1979 г. не обнаружено. Если изменения существуют, то они малы и не могут превосходить более 2—3 мкГал/год.

 

Несколько слов об изучении изменений силы тяжести на Североамериканском континенте. В 1966—1967 гг. на территории США была создана национальная опорная гравиметрическая сеть, состоящая из 59 пунктов, равномерно покрывающая всю территорию страны. Повторные наблюдения были проведены в 1975 г. По предварительным данным за 9 лет величина силы тяжести на всех пунктах сети оставалась неизменной (в пределах ±0,03 мГап). Повторные наблюдения предполагается провести в 1985 г. с таким расчетом, чтобы установить изменения силы тяжести с точностью ±3 мкГал в год. В 1976 г. были проведены повторные гравиметрические определения в Южной Калифорнии вдоль профиля широтного простирания, протяженностью около 1000 км. Отмечены медленные изменения силы тяжести и их корреляция с поднятиями земной коры. Однако применявшаяся аппаратура и методы измерений вызывают большие сомнения в правильности сделанных выводов. К сожалению, другие сообщения об изучении изменений силы тяжести глобального характера на Американском континенте неизвестны.

 

В последние годы уделяется много внимания изучению локальных изменений силы тяжести на геодинамических полигонах. Целью этих исследований, в первую очередь, является выяснение возможности по изменениям силы тяжести на поверхности Земли получить информацию о перемещениях масс в земной коре, вызываемых подготовкой землетрясений или извержений вулканов.

 

Изучение неприливных изменений силы тяжести в Японии было начато в пятидесятых годах и получило широкое развитие в последнее десятилетие. В районе о-ва Хоккайдо за время с 1952 по 1972 г. повторные изменения были проведены более 10 раз, последние 5 измерений после сильного землетрясения на полуострове Миура. Были построены карты изменений силы тяжести за интервалы времени 1962—1973, 1973— 1974 и 1974—1975 гг. На первых двух картах отображены изменения, достигающие 0,25 мГал, а на третьей — 0,03 мГал. Наблюдавшиеся изменения силы тяжести хорошо '            коррелировались с большими опусканиями земной поверхности. В Ицу Пенинсула через 4 года после землетрясения величина силы тяжести увеличилась на 40—60 мкГал (Y. Hagiwara, 1976— 1977гг.) .Изменения силы тяжести, связанные с землетрясениями, были отмечены и в других районах [Y. Fujii, 1976] (Y. Hagiwara, 1977 г.).

 

В районе озера Бива-Ку работы были начаты в 1950 г. С 1950 по 1953 г. наблюдалось увеличение силы тяжести на 0,1—0,3 мГал; в период времени с 1952 по 1962 г. — до 0,3—0,6 мГал. Однако, судя по применявшейся аппаратуре и методам измерений, эти изменения в большей своей части являются результатом ошибок измерений, а не изменений гравитационного поля. Начиная с 1964 г. измерения в этом районе стали производиться более совершенной аппаратурой и их точность была доведена до ±0,01-^±0,02 мГал. При этом было установлено, что за период времени с 1964 по 1971 г. на некоторых пунктах сила тяжести увеличилась на 0,08—0,10 мГал. При этом наблюдалось хорошее согласие с изменениями высот [Nakagawa, Satomura, 1972, 1977; Буланже, 1974]. Многократными наблюдениями, проводившимися на п-ове Кии с 1972 по 1974 г., были зафиксированы изменения, достигавшие 8 мкГал в год [Nakagawa, Satomura, 1974].

 

Вблизи Токио, вдоль полуострова Мицура и Босо, где наблюдаются интенсивные местные опускания земной поверхности, было установлено увеличение силы тяжести со скоростью 20 мкГал в год. Эти изменения хорошо коррелировались с изменениями высот. Сила тяжести в Токио по отношению к Какиоси с 1960 по 1963 г. уменьшилась на 0,08 мГал, что явилось следствием опускания уровня грунтовых вод на 12 м. С 1969 по 1974 г . опускание уровня воды продолжалось, но сила тяжести оставалась неизменной. В 1974—1975 гг. сила тяжести увеличилась на 0,05 мГал. При этом грунтовые воды повысились на 6 M[lzutuya, 1977]. Вокруг вулкана Михара, одного из самых активных в Японии, после крупного извержения в 1950 г. регулярно проводятся гравиметрические наблюдения на 44 пунктах. По данным этих наблюдений, с 1950 по 1967 г. сила тяжести вблизи кратеров уменьшилась на 0,9 мГал, а с 1967 по 1972 г. увеличилась на 0,1 мГал. В то же время в окрестностях вулкана наблюдалось ее увеличение на 0,2 мкГал .

 

В Северной Ирландии, в районе действующих вулканов, наблюдения за изменениями силы тяжести были начаты в 1930 г. Первые результаты были мало убедительны из-за малой хочности измерений. Более надежные данные были получены в 1965-1970 гг. В этот период на всех пунктах гравиметрической сети изменения силы тяжести не превосходили 0,05 мГал за 5 лет [Torge, Kanngieser, 1979]. В 1975 г. эти работы были продолжены. Наблюдения проводились ежегодно группой гравиметров в зоне рифта, шириной около 5 км и длиной примерно 100 км. Одновременно выполнялось геометрическое нивелирование. Этими исследованиями было установлено, что за время с 1975 по 1978 г. изменения достигали 0,7 мГал. При этом высоты пунктов изменились на величину около 1 м. Была отмечена хорошая корреляция изменений силы тяжести с изменением высот.

 

В Мексике, между пунктами Такибайя и Отель Женева, по измерениям, проведенным в 1949, 1955, 1967 и 1978 гг., установлено изменение силы тяжести со средней скоростью до 60 мкГал/год. Общее изменение составляет величину 1,2 мГал. По характеру оно близко к линейному и хорошо коррелируется с изменением высот. В Венесуэльских Андах создана высокоточная сеть гравиметрических пунктов. Повторные измерения, проведенные на части пунктов вокруг озера Маракайбо, в районе нефтяных промыслов, обнаружили изменение силы тяжести, достигавшее 40 мкГал/год [Drewes, 1979 a,b], что связано с заметным изменением высот.

 

В ГДР в 1970 г. был создан гравиметрический полигон протяженностью около 200 км между Магдебургом и Франкфуртом-на-Одере, на котором регулярно проводятся повторные наблюдения за изменениями силы тяжести и высот. Одновременно с изменениями силы тяжести проводится нивелировка, а также подробные гидрологические исследования: определяется уровень грунтовых вод, пористость, влажность почвы. Этими работами установлено, что изменение уровня грунтовых вод может изменить значение силы тяжести на 14 мкГал. Изменения силы тяжести на отдельных точках полигона малы и могут быть объяснены неполным учетом гидрологического эффекта. Разность значений силы тяжести между крайними точками полигона имеет тенденцию к увеличению скоростью около 2—3 мкГал/год и по знаку совпадает с вертикальными движениями земной поверхности.

 

Изучению неприливных изменений силы тяжести на территории Советского Союза уделяется большое внимание. Систематические повторные наблюдения проводятся на многих геодинамических полигонах, число которых с каждым годом возрастает.

 

На Средне-Русском полигоне, охватывающем обширную территорию Европейской части СССР, наблюдения проводились на пунктах Москва, Петрозаводск, Киров, Пермь, Свердловск, Казань. По измерениям, проведенным в 1970—1975 гг., изменения силы тяжести (принимая величину силы тяжести в Москве неизменной) находились в пределах 0,04 мГал и могут быть объяснены ошибками измерений [Краснов и др., 1976]. Систематически проводятся повторные наблюдения на Московском полигоне, на Алма- Атинском, на полигоне на территории Эстонии, на Кавказе: в районе Баку, в Армении, в различных районах Грузии. Однако, несмотря на тщательность проводимых измерений, пока заметных изменений силы тяжести, существенно превышающих ошибки измерений, обнаружено не было (Повторные. . ., 1976]. На Припятском полигоне было получено хорошее качественное согласие между изменениями силы тяжести и вертикальными смещениями земной поверхности, при этом количественного согласия не наблюдалось. Проводились повторные измерения на Байкальском полигоне, расположенном в районе рифтовой зоны и в ее окрестностях. Здесь также изменений, превосходящих ошибки измерений, не обнаружено [Ладынин, 1976]. На Гармском геодинамическом полигоне измерения силы тяжести проводятся много лет с целью установления корреляционной связи между вертикальными движениями земной коры и изменениями силы тяжести. Наблюдаемые изменения малы, порядка ошибок их определения 4(±10 мкГал), и не коррелируют с изменениями высот пунктов, которые достигают 10—15 мм 8 год [Буланже и др., 1978]. На Ашхабадском геодинамическом полигоне было уверенно зафиксировано изменение силы тяжести более 80 мкГал, вызванное изменением гидрологического режима глубинных вод в период подготовки землетрясения [Bou langer et a I., 1981 ].

 

В заключение этого далеко не полного обзора следует сказать, что изучение неприливных изменений силы тяжести вышло из рамок только научных исследований и уже сослужило некоторую службу народному хозяйству нашей страны. Методы и технические средства, разработанные для решения проблемы в познавательных целях, теперь используются для решения сугубо практических задач — например, для наблюдений за миграцией газа в естественных газохранилищах, а также при эксплуатации газовых месторождений, давая большую экономию средств.

 

Оценивая общее состояние проблемы, можно сделать следующие выводы.

 

1.         Проблема изучения неприливных изменений силы тяжести достаточно сложна, и мы пока не имеем достоверных данных о глобальных изменениях силы тяжести. Еще недостаточны число и продолжительность рядов наблюдений.

2.         Теоретические оценки дают основание полагать, что если глобальные изменения силы тяжести и существуют, то они малы и не превосходят 5—ТО мкГал/год. Для решения проблемы необходимо создание глобальной сети гравиметрических обсерваторий. Учитывая современные возможности измерений силы тяжести с помощью абсолютных гравиметров с точностью порядка ±8^±10 мкГал, целесообразно на этих станциях производить наблюдения с интервалом в 3—4 года с одновременным переопределением их высот.

3.         На пунктах Потсдам, Ледово и Новосибирск обнаружено изменение силы тяжести квазипериодического характера с периодом примерно 7—8 лет и амплитудой около 20 мкГал. При этом на всех трех пунктах в период с 1975 по 1978 г. наблюдалась максимальная скорость изменений —10±2 мкГал/год, что указывает на возможную связь этого явления с причинами глобального характера.

4.         Относительными измерениями силы тяжести, проведенными в Восточной Европе, установлено, что изменения силы тяжести во времени по отношению к Потсдаму невелики, меньше ошибок их определения и лежат в пределах от — 5±9 до +5±6 мкГал/год.

5.         В Севре за период времени с 1969 по 1977 г. величина силы тяжести увеличилась на 44 ±4 мкГал, что может быть следствием изменения гидрологического режима в районе расположения обсерватории. Это изменение привело к смещению нуля системы IGSN-71 на величину порядка 50 мкГал.

6.         Накоплено много данных об изменяемости гравитационного поля Земли во времени. Эти данные довольно различны, противоречивы. Однако следует считать установленным фактом возможность локальных и региональных изменений силы тяжести порядка первых десятков мкГал в год. Уверенно фиксируются изменения силы тяжести, вызываемые совокупностью явлений, предваряющих или сопровождающих извержение вулканов. В ряде случаев зафиксировано изменение гравитационного поля Земли перед и после происшедших землетрясений большой силы. Хорошо фиксируются изменения силы тяжести в случаях больших вертикальных перемещений земной поверхности, вызванных геотектоническими процессами в земной коре.

7.         В мировой литературе имеется большое число работ, в которых дискутируются обнаруженные изменения силы тяжести, часто без должного метеорологического обоснования проведенных измерений. Анализ этих работ, как правило, приводит к выводу: чем выше точность и совершеннее методы измерений, тем меньше наблюдаемые изменения, что свидетельствует о весьма высокой стабильности гравитационного поля Земли во времени.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

Абакелия М.С. Об изменениях силы тяжести во времени в связи с геотектоническими движениями на Кавказе. — Проблемы советской геологии. 1936, т. 6, № 2. с. 117-122.

Буланже Ю.Д. Поправка Потсдамской системы, контроль IGSN-71. — Геодезия и картография, 1981, №9. с. 44-51.

Буланже Ю.Д. Неприливные изменения силы тяжести. — В кн.: Повторные гравиметрические измерения. Вопросы теории, результаты: Сб науч. тр. М.: ВНИИГеофизика. 1980, с. 4-21 .

Буланже Ю.Д. Вековые изменения силы тяжести. - Изв. АН СССР. Физика Земли. 1974. №10, с. 25-32.

Буланже Ю.Д., Демьянова Т.Е.. Мараховская Л.А. Результаты повторных наблюдений силы тяжести на Гармском геодинамическом полигоне. — В кн.: Повторные гравиметрические наблюдения. М : ВНИИГеофизика. 1978. с. 17-22

Двулит П.Д., Фай тельсон А.Ш. Учет влияния атмосферы при изучении вековых изменений силы тяжести. — В кн.: Прикладная геофизика. М : Недра. 1976, вып. 83, с. 182-184.

Донабедов А.Т., Волгина А.И., Козах O.K. и др. Изучение вариации силы тяжести в Припят- ской нефтегазоносной области. — В кн.:

Повторные гравиметрические наблюдения М : ВНИИГеофизика. 1978. с. 49-55. Ладынин А.В. Моделирование и оценка возможностей выделения локальных источников вариаций силы тяжести в Байкальской риф- товой зоне. — В кн.: Современные движения земной коры. Новосибирск: Наука. 1976.206с Краснов Б.А., Глаз З.А., Филиппович Н.Г. и др. Некоторые итоги изучения неприливных изменений силы тяжести на Средне-Русском полигоне. — В кн.: Повторные гравиметрические наблюдения. М.: ВНИИГеофизика. 1976. с. 64-69 Парийский Н.Н. Исследование временных изменений силы тяжести на Кавказе. — В кн.: Междунар. геол. контр., XVII сес : Тез. докл. М.; Л.: Гл. ред. Горно-топлив. и геол. развед. лит., 1937, с. 189-190. Повторные гравиметрические наблюдения: Сб. тр. по исслед. неприливных изменений силы тяжести и сопутствующих разработок в области аппаратуры и методик работ/Под ред. Ю.Д. Буланже, К.Е. Веселова. М.: ВНИИГеофизика. 1976. 96 с. Тараканов Ю.А., Шулейников В.А. Оценка предельных изменений гравитационного поля в плейстоцене. - Докл. АН СССР. т. 234, 1977. №4. с. 802-803.

Arnautov GJ'., Boulanger Yu.D., Karner G.D., Shcheglov S.N. Absolut determinations of gravity in Australia and Papua New Guinea during 1979. - BMR J. Austral. Geol. and Geophys., 1979, vol. 4, p. 383-393.

Boulanger Ju.D. Brief review of research on nonti- dal gravity variations, 1974-1978. - BGI Bull. Inform., 1979, N44, p. I D.1-14.

Boulanger Yy.D., Gaipov B.N., Demianova Т.Е. et al. Local gravity changes at the Ashkhabad geodynamic test aria. — BGI Bull. Inform., 1981, N49, p. 19-26.

BurSa M. Variations of the Earth's gravity field due to the free nutation. - Stud, geophys. et geod.. 1972, vol. 16, N 2, p. 122-126

Drewes H. Regional subsidence of the Lake of Maracaibo as determined by repeated gravimetric measurements. — Intern. Gravity Com- mis., Paris, 1979a, N 44, p. 1 -D-22.

Drewes H. Investigations on vertical crustal mowe- ments in the Venezuelan Andes by gravimetric methods: 9 th Geophys. Conf., 1978. - Dep. Geod. Sci. Rep. Ohio State Univ., 1919b, N 280, p. 159-163.

Fujii Y. Seismic crustal movement and associated gravity chang. — J. Geod. Soc. Jap., 1976, vol. 22. N4, p. 1075-1080.

Izutuya S. Gravity changes at gravimetrical point of the Tokyo University. — J. Geod. Soc. Jap., 1977. vol. 23. N 1. p. 36-41.

Kiviniemi A. High precision measurements studying the secular variations in gravity in Finland. — Publ. Finn. Geod. Inst. Helsinki, 1974, N 68. p. 68.

Morelli C., Gantar C., Honkasaio T. et al. International Gravity Standardisation !\!et, 1971. P.: Intern. Assoc. Geodesy, Spec. Publ. 1971, N 4.194 p.

Nakagawa /., Satomura M. On precise gravity measurement at stations of small gravity difference. Pt 1. - J. Geod. Soc. Jap., 1972, vol. 18, N 1, p. 17-22.

Nakagawa /., Satomura M. Gravity change observed near Lake Biwa. - Jap. Bull. Geod., 1977, vol. 51, N 3. p. 213-217.

Nakagawa /., Satomura M., Seto T. On characteristics of LCR qravimeters (model G). Pt 2. Geod. Soc. Jap., 1974, vol. 20, N 3. p. 133-142.

Pariisky N.N The Earth's rotation and gravity variations. — Boll, geofis. teor. ed appl., 1978, vol. 20, N 80, p.413^118.

Sakuma A. A permanent station for the absolute determination of gravity approaching on micro- gal accuracy. — In: Proc. symp. Earth's gravitational field and sercular variation in position. Sydney, Australia, 1977, p. 674 - 684.

Sto/г A. Changes in position of the geocentre due to variation of sea level. — Bull. Geod., 1976a, vol. 50, N 2. p. 159-168.

Sto/г A. Changes in position of the geocentre due seasonal variation in air mass and graund water.— Geophys. J. Roy. Astron Soc.. 1976b, vol. 44, N 1, p. 19-26.

Torge W., Kannagieser E. Local gravity variations in northern Iceland connected with earthquake and volcanic activity. — Intern. Gravity Com- mis., Paris, 1979, N 44, p. 1-D-23.

Walsh J.В., Rice J.R. Local changes in gravity resulting deformation. — J. Geophys. Res., 1979, vol.84, N 1, p. 165-170.

Wenzel H.G., Torge W. Establishment of a high precision gravity network for detecting secular gravity Variations in North-Western Europe. — Intern. Gravity Commis., Paris, 1979, N 44, p. 1-A-2.

 

 

 

К содержанию книги: Проблемы расширения и пульсаций Земли

 

 

Последние добавления:

 

ВЛАДИМИРО-СУЗДАЛЬСКАЯ РУСЬ

 

ВНЕШНЯЯ ПОЛИТИКА ДРЕВНЕЙ РУСИ

 

Владимир Мономах

 

Летописи Древней и Средневековой Руси

 

Бояре и служилые люди Московской Руси 14—17 веков