<<
>>

Невязки при сопоставлении материалов регистрации приливного воздействия с теоретическими расчетами по формуле Лапласа

В материалах регистрации приливных вариаций силы тяжести и наклонов также присутствуют невязки, которые могут быть уменьшены при сравнении эксперимента с полным описанием силы, данным Ньютоном.

Приливные вариации — изменения силы тяжести, наклона, уровня артезианских колодцев, уровня моря, зарегистрированные приборами в различных пунктах земного шара, в большинстве случаев систематически отличаются от аналогичных вариаций, посчитанных теоретически по формуле Лапласа на тот же интервал времени. Эти отклонения описаны в монографиях по приливам и в журнальных публикациях [Стейси 1972, Мельхиор 1968, Melhior 1984, Авсюк 1996].

В соответствии с формулой Лапласа компонента восток-запад не имеет волн с периодом больше суточного, полусуточного. У Мельхиора [1968] по этому поводу сказано: «Как мы видим, в составляющей восток-запад долгопериодические члены отсутствуют. Это можно было заранее предвидеть, ибо они обусловлены зональной сферической функцией». И в то же время по фактическим регистро- граммам наклономеров, деформографов, записывающим вариации воздействия компоненты приливной волны по направлению восток-запад, выделяются двухнедельные и месячные волны. Амплитуда этих волн достигает величины порядка 10-20*10“6см/с2.

Несоответствие теории эксперименту проявляется и в значениях факторов 6 и у, которые представляют собой частное от деления амплитуды измеренной ан на амплитуду, вычисленную по формуле Лапласа, ат, т. е. 6 = ан/ат для волн вертикальной компоненты приливной силы и у = ан/ат для волн горизонтальных компонент: восток-запад, север-юг. Так, значения у характеризуются величинами от 0,52 до 0,8; значение 6 определяется в диапазоне 1,081-1,250. П. Мельхиор [1968] пишет: «... разности в амплитудных факторах продолжают оставаться загадочными... », и несколько дальше: «... гравиметры в Азии (СССР) показывают относительно более слабую деформацию, чем в Европе, ...

с другой стороны, горизонтальные маятники указывают на сильную деформацию», т. е. |6| для Азии меньше |6| для Европы, хотя |у| для Азии больше |у| для Европы! Поэтому, прежде чем приступить к

интерпретации материалов регистрации, необходимо понять, в чем причина систематических расхождений. «Две величины, которые в настоящее время лучше всего определены экспериментально, приводят к двум несогласованным геофизическим выводам, но природа этого расхождения все еще не ясна» [Ка- ула 1971]. Наблюдения на уровнемерных станциях, расположенных в диапазоне широт от 7°5 до 51°А7, выявляют систематическую разность между наблюденными и посчитанными теоретически по формуле Лапласа отношением амплитуд волн О1/М2.

По материалам, сведенным в таблицу [Мельхиор 1968], видно, что предвычисленная теоретически величина модуля внешнего силового воздействия меньше величины, проявляющейся фактически (табл. 8.8). Влияние деформации Земли и перераспределение масс, вызванные этим силовым воздействием, при проведенном выше сопоставлении, в первом приближении, устранено тем, что сравниваются отношения амплитуд (в данном случае 0\/М2)у а не значения амплитуд.

Таблица 8.8. Систематическая разность между наблюденными и посчитанными теоретически по формуле

Лапласа модулями внешнего силового воздействия

Станция

Киабуква

Карлсбад

Окридж

Айова-сити

Духов

Тюрн-хаут

Широта

-7°47/

432° 18'

+35°55'

4-44°39'

450°37'

4-51° 19'

Теор. (0\/М2)т

0

0,33

0,37

0,51

0,67

0,81

Набл. (0\/М2)н

0.11

0,52

0,60

0,74

1,01

1,04

(Oi/M2)t

0

1.57

1,62

1.45

1,51

1,28

Того же порядка расхождения теории и эксперимента выявляются по материалам регистрации вариаций высоты уровня озер Байкала и Танганьики, где у волны М2 оценивается как 0,54, 0,52, 0,55, а у волны К2 оценивается как 0,72, 0,73 [Мельхиор 1968, Каула 1971). Следовательно, по этим материалам можно составить аналогичные приведенным в таблице соотношения, в которых опять же фактически

регистрируемая величина больше той, которую предсказывает теория, т.

е.Такое

расхождение можно проиллюстрировать сравнением компонент (восток-запад), (север-юг), материалами абсолютных определений д [Авсюк 1996). Эти расхождения в настоящее время пытаются примирить с теорией введения поправок в измеренные вариации приливной силы. Теоретическое описание компонент приливной силы считается исчерпывающе полным и не нуждающимся в коррекции. Поэтому ищут какие-либо сопутствующие явления, несвязанные или опосредованно связанные с приливом. Чаще всего к рассмотрению привлекают движение атмосферных масс или перемещение океанических масс воды. Техника вычисления поправок за перераспределение масс и деформацию коры под нагрузкой этих переменных масс подобна вычислениям влияния удаленных масс, используемых в гравиразведке. По уточнению техники вычисления поправок ведется полемика, но, на наш взгляд, введением поправок за барические фронты и перемещение океанических масс проблема систематических расхождений не исчерпывается. Поправки не разрешают проблему, об этом читаем у Каулы [1971]: «Однако значительные вариации 6 = 1- (ЗК2/2 4-/12) от 1,10 до 1,27 имеют место даже для участков, расположенных далеко от берега. Наблюденные значения у = (14- К2 - h2) имеют диапазон от 0,54 до 0,82 со средним значением 0,68». В ряде случаев поправки ухудшают положение, например [Мельхиор 1968): «Расчет нагрузки в четырех зонах, расположенных симметрично к северу и к югу от станции, явно показал очень значительные изменения. Однако влияние этих изменений давления имеет противоположный знак по сравнению с наблюденным изменением наклона». Таких примеров можно найти очень много, но это не цель нашего исследования. Настоящий обзор систематических расхождений нужен нам только для того, чтобы показать, что в настоящее время материалы регистрации приводят исследователей к пониманию неполноты теоретического описания приливной силы формулой Лапласа.

Так, можно предположить, что расхождения в значениях 6 и у факторов объясняется неучетом в теоретической амплитуде членов, соответствующих возмущениям, которые, как это видно из (8.4.11), для разных интервалов регистрации могут иметь различные значения.

Компонента Few (восток-запад) при учете возмущений имеет долгопериодические члены, что соответствует материалам регистрации. Поэтому нет необходимости длиннопериодные вариации в Few относить полностью за счет побочных

факторов. Косвенные эффекты или побочные факторы безусловно влияют на показания приборов и на приливные процессы. Мы считаем, что существенную роль играет косвенный «эффект ядра», который обсуждался нами в статье [Авсюк 1981]. Понятно, что к интерпретации косвенных эффектов нужно подходить, используя полное описание приливной силы.

Проведенное рассмотрение как теории приливного воздействия, так и материалов регистрации приливных процессов на Земле и на Луне, со всей очевидностью указывает на то, что описание приливной силы только формулой Лапласа неполное, и в тех случаях, когда модуль пертурбационной части сопоставим с модулем невозмущенной (кеплеровой) части приливного воздействия, пертурбационные члены не следует игнорировать.

Работа, изложенная в подразделе 8.4, выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проектам 04-05-64862 и 07-05-00387а. 

<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме Невязки при сопоставлении материалов регистрации приливного воздействия с теоретическими расчетами по формуле Лапласа:

  1. Невязки при сопоставлении материалов регистрации приливного воздействия с теоретическими расчетами по формуле Лапласа