Die Oberflächenmassen der Erde sind nicht gleichmäßig verteilt. Es gibt mächtige Gebirgszüge mit einer Gesteinsdichte von etwa drei Tonnen pro Kubikmeter. Es gibt Ozeane, in denen die Wasserdichte nur eine Tonne pro Kubikmeter beträgt - selbst in einer Tiefe von 11 Kilometern. Unter dem Meeresspiegel liegen Täler, in denen die Materiedichte der Luftdichte entspricht. Nach der Logik des Gesetzes der universellen Gravitation sollten diese Massenverteilungsinhomogenitäten auf gravimetrische Instrumente wirken.
Aber einige Gruppen von Menschen argumentieren, dass dies nicht der Fall ist …
Das einfachste gravimetrische Instrument ist eine Lotlinie - wenn es beruhigt ist, ist es entlang der lokalen Vertikalen ausgerichtet. Seit langem wird versucht, die Abweichungen der Lotlinie zu erkennen, die beispielsweise auf die Anziehungskraft mächtiger Gebirgszüge zurückzuführen sind. Nur die Rolle einer Lotlinie wurde hier natürlich nicht durch ein einfaches Gewicht auf einer Schnur gespielt - denn wie können Sie wissen, wo und wie weit sie abgelenkt wird? Die Methode wurde zum Vergleichen der geodätischen Koordinaten des Messpunkts (beispielsweise durch Triangulation erhalten) und seiner Koordinaten aus astronomischen Beobachtungen verwendet. Erst bei der zweiten dieser Methoden wird eine Bindung an die lokale Vertikale hergestellt, die beispielsweise anhand des Quecksilberhorizonts am Teleskop realisiert wird. Somit kann man durch die Differenz in den Koordinaten des Punktes, der durch die obigen zwei Methoden erhalten wird, die Abweichung der lokalen Vertikalen beurteilen.
Die daraus resultierenden Abweichungen waren in den meisten Fällen viel geringer als aufgrund der Wirkung der Gebirgszüge erwartet. Viele Lehrbücher zur Gravimetrie beziehen sich auf Messungen, die der britische Süden des Himalaya Mitte des 19. Jahrhunderts durchgeführt hat. Dort wurden Rekordabweichungen erwartet, da aus dem Norden das mächtigste Gebirge der Erde und aus dem Süden der Indische Ozean stammte. Die festgestellten Abweichungen erwiesen sich jedoch als nahezu Null. Ein ähnliches Verhalten der Lotlinie ist in der Nähe der Seeküste zu beobachten - entgegen den Erwartungen, dass Land, das dichter als Meerwasser ist, die Lotlinie stärker zieht.
Um solche Wunder zu erklären, nahmen die Wissenschaftler die Isostasie-Hypothese an. Nach dieser Hypothese wird die Wirkung von Inhomogenitäten der Oberflächenmassen durch die Wirkung von Inhomogenitäten des entgegengesetzten Vorzeichens in einer bestimmten Tiefe kompensiert. Das heißt, es sollten lose Steine unter der Oberfläche dichter Steine sein und umgekehrt. Darüber hinaus sollten diese oberen und unteren Heterogenitäten durch gemeinsame Anstrengungen die Wirkung auf das Lot überall zunichte machen - als ob es überhaupt keine Heterogenitäten gäbe.
Beachten Sie, dass die Abweichungen der Lotlinie die horizontalen Komponenten des lokalen Schwerkraftvektors angeben. Seine vertikale Komponente wird mit Gravimetern bestimmt. Mit Gravimetern geschehen die gleichen Wunder wie mit Lotlinien. Es gibt jedoch viele Messungen mit Gravimetern. Um die Menschen nicht zum Lachen zu bringen, haben Experten terminologische und methodologische Dschungel angehäuft, durch die es für Uneingeweihte schwierig ist, durchzuwaten.
Wenn direkte Ergebnisse gravimetrischer Messungen veröffentlicht würden, wäre es zu offensichtlich, dass sie nicht von Inhomogenitäten der Oberflächenmasse abhängen. Daher werden direkte Ergebnisse mit speziellen Korrekturen neu berechnet. Die erste Korrektur "für freie Luft" oder "für Höhe" spiegelt die Position des Messpunkts in einer Höhe wider, die nicht mit dem Meeresspiegel übereinstimmt (in der Nähe der Erdoberfläche beträgt diese Korrektur etwa 0,3 mGal / m; 1 Gal = 1 cm / s2). Die zweite Korrektur spiegelt den Effekt von Inhomogenitäten der Oberflächenmasse wider. Die Summe dieser Änderungen wird als Bouguer-Änderung bezeichnet. Die Differenz zwischen den gemessenen und theoretischen Schwerkraftwerten wird als Anomalie bezeichnet: Ohne Berücksichtigung der zweiten Korrektur wird diese Differenz als Anomalie in freier Luft bezeichnet, und wenn beide berücksichtigt werden, wird sie als Bouguer-Anomalie bezeichnet.
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Somit gibt es ein klares Muster: Wenn während der gravimetrischen Vermessung keine Korrekturen für den Effekt von Oberflächenmassen vorgenommen werden, sondern nur die Korrektur „für freie Luft“verwendet wird, werden Schwerkraftanomalien überall nahe Null. Es wird jedoch angenommen, dass die Oberflächenmassen das Gravimeter nur beeinflussen können. Daher werden Korrekturen berechnet und eingeführt, die Anomalien ergeben, deren Größe diesen Korrekturen entspricht. Und um die Anomalien auf Null zu setzen und die theoretischen Werte mit den gemessenen in Einklang zu bringen, verwenden sie dieselbe geniale Hypothese der Isostasie.
Glauben Sie, dass es in der Wissenschaft keinen so bedauerlichen Zustand geben kann? Vielleicht, vielleicht. Was aber nicht sein kann, ist eine isostatische Kompensation. Und das aus einem sehr einfachen Grund. Lassen Sie nun einen lokalen Einschluss mit einer hohen Dichte unter der Bodenoberfläche und einen kompensierenden Einschluss mit einer verringerten Dichte unter der Bodenoberfläche geben. Es ist zu beachten, dass, wenn die Schwerkraft über diesen Einschlüssen gleich der Schwerkraft über dem Abschnitt mit normaler Dichte ist, es keine Kompensation von diesen Einschlüssen gibt: Der isostatische Dipol "zieht" anders an als ein ähnlicher Abschnitt mit normaler Dichte, was eine entsprechende Abweichung der Lotlinie verursachen sollte …
Bei einer gegebenen ungleichmäßigen Verteilung der Oberflächenmassen kann keine Verteilung der Ausgleichsmassen gleichzeitig sowohl Null-Lot-Abweichungen als auch Null-Schwerkraft-Anomalien erreichen: Isostasie für Lotlinien und Isostasie für Gravimeter sind nicht kompatibel. In der Praxis werden überall Nullabweichungen der Lotlinie zusammen mit Schwerelosigkeitsanomalien beobachtet (wenn Sie keine übermäßigen Korrekturen vornehmen). Jene. Die Praxis zeigt deutlich, dass gravimetrische Instrumente nicht auf die Massenverteilung reagieren. Und warum? Die Wissenschaft hat noch keine Antwort auf diese Frage gefunden. Und wir antworten: weil die Massen keine attraktive Wirkung haben.
Und diese Schlussfolgerung gilt nicht nur für die Oberflächenmassen der Erde - die Gravimetrie erlaubt es, sie auf alle Materie der Erde zu verallgemeinern. Dies ist möglich durch Messungen unter der Oberfläche des Geoids, die in Minen oder an Bord einer untergetauchten Bathyscaphe durchgeführt werden. Schauen Sie: Nach dem Gesetz der universellen Gravitation ist die Schwerkraft der Erde in der Näherung, wenn die Erde als gleichmäßige nicht rotierende Kugel betrachtet wird, auf der Oberfläche dieser Kugel maximal. In der Tat nimmt die Erdbeschleunigung beim Aufstieg über die Oberfläche gemäß dem Ausdruck GMЗ / r2 ab, wobei G die Gravitationskonstante ist, MЗ die Masse der Erde ist, r der Abstand zu ihrem Zentrum ist. Und beim Eintauchen unter die Oberfläche nimmt die Erdbeschleunigung aufgrund der Tatsache ab, dass die "anziehende" Masse abnimmt, da der Gesamteffekt der Massen in der kugelförmigen Oberflächenschicht mit einer Dicke gleich der Eintauchtiefe gleich Null ist.
In diesem Fall hängt die Erdbeschleunigung linear von der Entfernung zum Erdmittelpunkt ab: GMЗr / R3, wobei R der Radius der Erde ist. In der oben genannten Näherung würde es also auf der Erdoberfläche zu einem Bruch (sowie zu einem Vorzeichenwechsel!) In Abhängigkeit der Erdbeschleunigung von der Entfernung zum Erdmittelpunkt kommen. Wenn, wie wir argumentieren, die Schwerkraft nicht durch Massen erzeugt wird und die Geometrie der Frequenzsteigungen (1.6) unabhängig von der Massenverteilung angegeben wird, hat die Abhängigkeit der Erdbeschleunigung keinen Knick von der Erdoberfläche - die Funktion ~ 1 / r2 behält ihre Form bei der Vertiefung unter der Oberfläche. Dies zeigen die rohen, nicht korrigierten Messdaten.
Um diese fatalen Tatsachen nicht für das Gesetz der universellen Gravitation bekannt zu machen, halten sich die Autoren von Veröffentlichungen zur Schwerkraft in Minen an die folgenden Regeln:
1) Daten nur für Ebenen unter der Oberfläche, aber nicht über der Oberfläche bereitstellen, damit das Fehlen einer "Unterbrechung" nicht auffällt;
2) nicht spezifizieren - die Schwerkraft nimmt zu oder ab, wenn sie unter die Oberfläche getaucht wird;
3) Geben Sie keine "Rohdaten" an: Geben Sie nur Daten an, die zumindest hinsichtlich der Auswirkung von Oberflächenmassen korrigiert wurden (und diese Korrekturen sind willkürlich: Sie hängen vom angenommenen Modell der Verteilung von Oberflächenmassen ab).
Warum sind wir in solchen Fällen sicher, dass nicht das Gesetz der universellen Gravitation in den Minen bestätigt wird, sondern unser Modell? Ja, Glück, weißt du? Die Autoren des Artikels [R6], der Messungen in den Minen von Queensland (Australien) durchführte, veröffentlichten dieselben „Rohdaten“(Tabelle 1, Spalte 3). Darüber hinaus zeigten sie deutlich an, dass die in der Tiefe gemessenen Werte abzüglich des an der Oberfläche gemessenen Werts dargestellt werden - woraus sofort ersichtlich ist, dass die Erdbeschleunigung mit dem Eintauchen zunimmt und nicht abnimmt, wie es das Gesetz der universellen Gravitation vorschreibt.
Außerdem! Bitte beachten Sie: Nach diesem Gesetz ist der Modul der Ableitung der Höhenabhängigkeit der Gravitationsbeschleunigung bei Annäherung an den Haltepunkt von oben, 2GMЗ / R3, doppelt so groß wie bei Annäherung an den Haltepunkt von unten, GMЗ / R3. h = 948,16 m [R6] beträgt der berechnete Wert des Gravitationsbeschleunigungsinkrements 2GMЗh / R3, dh bei oberirdischer -3 m / s2. Vergleichen Sie damit den Messwert für den genannten Tiefenunterschied: 2.9274-3 m / s2 [R6]. Es liegt auf der Hand: Beim Überqueren der Erdoberfläche von oben nach unten findet nicht nur kein Vorzeichenwechsel statt, sondern auch eine zweifache Abnahme des Moduls der Ableitung der Höhenabhängigkeit der Gravitationsbeschleunigung.
Dies ist möglich, wenn die gesamte Substanz der Erde keine attraktive Wirkung hat! Offen gesagt finden wir hier eine globale Punktion des Gesetzes der universellen Gravitation - unser Modell wird sowohl qualitativ als auch quantitativ bestätigt.
Eh, und dennoch bieten verschiedene Organisationen Simpletons immer noch Schwerkraftvermessungsdienste an. Aufklärung zu Fuß! Automobil! Aus dem Flugzeug! Von Satelliten!
"Irgendwelche Vorstellungen von Kunden - für ihr Geld!" Außerdem werden gravimetrische Karten gezeichnet - mehrfarbig! Was kannst du sagen? Erstens ist es schön. Und zweitens, wen stören diese Bilder?
Schwerkraftkarte der Erde
