Викулин А.В. Физика Земли и геодинамика
Подождите немного. Документ загружается.
компьютерных исследований, 2003. 624 с.
Крывелев И.А. История религий: очерки в 2 т. Т. 1. М.: Мысль, 1988. 445 с.
горячей Земли. Петропавловск-Камчатский: КамГУ,
ли и Вселенной. М.: Мир, 1991.
47 с.
в, строение и развитие изначально
хри
геоло . С. 241-245.
утск: Изд-во ИрГТУ.
Земли. М.: Геодезиздат, 1953. 290 с.
ед.). Общая геофизика. М.: МГУ, 1995. 317 с.
Тихоокеанская геология. 2000. Т. 19. №6. С. 3-136.
8.
47 с.
о-географической среды Земли // Вихри в
олог
Ю.Г. Начала физики. Учебник. М.: Изд-во «Экзамен», 2005. 864 с.
зиции теории движения. Кишинев-Черкассы: Око-
Плюс. 2000.
83. С. 5-93.
Сергеев А. Вселенская алхимия // Вокруг Света. 2008. № 4. С. 34-42.
Стейси Ф. Физика Земли. М.: Мир. 1972. 344 с.
Сурдин В. Как рождаются звезды // Вокруг Света. 2008. № 2. С. 70-78.
Таблицы физических величин / Ред. И.К. Кикоин. М.: Атомиздат, 1976. 1006 с.
Тарасов В. Музыка
сфер // Вокруг Света. 2005. № 1. С. 30-40.
Трунаев Е.М. Очерки о необычном. Новая концепция образования и развития
емли и Солнечной системы в целом. Ставрополь: ИРО, 2000. 89 с.
Трунаев Е.М. Странная история Земли. В ракурсе домыслов. Черкесск: Нартиздат,
006. 228 с.
http://www.trunaev.narod.ru
Кузнецов В.В.
Физика горячей Земли. Новосибирск. 2000. 365 с.
Кузнецов В.В. Введение в физику
2008. 367 с.
Кэрри У. В поисках закономерностей развития Зем
4 Carey S.W. The expanding Earth. Amsterdam: Elsevier, 1976.
Ларин В.Н. Наша Земля (происхождение, соста
гидридной Земли). М.: Агар, 2005. 248 с.
Латкин А.С. Вихревая структура звездных планетарных систем Вселенной // Ви
в гических процессах. Петропавловск-Камчатский: КГПУ. 2004
Леви К.Г., Язев С.А., Задонина Н.В., Бердникова Н.Е., Воронин В.И., Глызин А.В.,
Куснер Ю.С. Современная геодинамика и гелиогеодинамика. Ирк
2002. 182 с.
Магницкий В.А. Основы
физики
Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли. М.: Недра, 1965. 379 с.
Магницкий В.А. (р
Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли / Ред. А.О. Глико. М.: Наука,
2006. 390 с.
Маракушев А.А., Моисеенко В.Г., Сахно
В.Г., Тарарин И.А. Петрология и
рудоносность Тихого океана //
Математический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 198
8
Мелекесцев И.В. Взгляд геолога: вращательные движения и вихри как фактор
формирования литосферы и геолог
ге ических процессах / Ред. А.В. Викулин
. Петропавловск-Камчатский: КГПУ, 2004.
С. 20-23.
Орленок В.В. Основы геофизики. Калининград: Калининградский государственный
университет. 2000. 448 с.
Павленко
Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Вихревая энергетика и холодный
ядерный синтез с по
Резанов И.А. История взорвавшейся планеты. М.: Наука, 2004. 184 с.
Ротационные процессы в геологии и физике / Ред. Е.Е. Милановский. М.:
ДомКнига, 2007. 528 с.
Садовский М.А. Избранные труды. Геофизика и физика взрыва / Ред. В.А.
Адушкин. М.: Наука, 2004. С. 296-305.
Сафронов В.С., Витязев А.В. Происхождение солнечной системы
// Итоги науки и
техники. Астрономия. Т. 24. М.: ВИНИТИ. 19
З
2
Трухин В.И., Показеев К.В., Куницын В.Е. Общая и экологическая геофизика. М.:
изматлит, 2005. 576 с.
Трухин В.И., Показеев К.В., Куницын В.Е., Шрейдер А.А.Основы экологической
офизики. СПб: Изд-во «Лань», 2004. 384 с.
Ф
ге
41
Физический энциклопедический словарь / Ред. А.М. Прохоров. М.: «Советская
нциклопедия», 1983. 928 с.
Фридман А. Из жизни спиральных галактик // В мире науки. 2005. № 1. С. 72-79.
Хеллеманс А. COROT на орбите // В мире науки. 2008. № 2. С. 10.
Ушаков С.А. Строение и развитие Земли // Итоги науки и техники. Серия Физика
емли. Т
. 1. М.: ВИНИТИ, 1974. 269 с.
Шило Н.А. О механизме образования Солнечной системы // Тихоокеанская
ология. 1982. № 6. С. 20-27.
Шипов Г.И. Теория физического вакуума в популярном изложении. Развитие
рограммы Единой Теории Поля, выдвинутой А. Эйнштейном. М.: Изд-во «Кириллица-
», 2002. 128 с.
Шмидт О.Ю. Избранные труды. Геофизика и космогония. М.: Изд-
во АН
ССР, 1960. 210 с.
Шпитальная А.А., Заколдаев Ю.А., Ефимов А.А. Проблема времени в геологии и
ездной астрономии // Проблемы пространства и времени в современном
стествознании. Серия «Проблемы исследования Вселенной». В. 15. СПб, 1991. С. 95-106.
Элиаде М. История веры и религиозных идей. Т. 1. От каменного века до
ливсинских мистерий
. М.: КРИТЕРИОН, 2001. 464 с.
Элиаде М. История веры и религиозных идей. Т. 2. От Гаутамы Будды до триумфа
христианства. М.: КРИТЕРИОН, 2
э
З
ге
п
1
С
зв
е
э
002. 512 с.
42
2. ФИГУРА ЗЕМЛИ
ческое представление.
Сжат
нать и объяснить ее форму.
и вокруг своей оси. Первая оценка длины окружности Земли, как результат
измере
водит к
историка Хорезми Мухаммеда Бен Муси. Он стал основателем алгебры и
систем
имерно на 20% [Буллен, 1978, с. 11-14].
да Бируни, а существовало их
олее
определения астрономических координат, измерения
длины
различног
ельности [Гео
у
огромной империи и, как бы сейчас сказали, по совместительству выдающимся узбекским
Развитие представлений о фигуре Земли с древнейших времен до наших дней.
Понятие об истинной фигуре Земли – геоиде и его геометри
ие Земли. Сфероид Клеро. Фигура и распределение массы внутри Земли. Уравнение
Клеро. Понятие о периодах Эйлера и Чандлера, нутации, прецессии. Динамическое
сжатие Земли. Референц-эллипсоид. Эллипсоид Красовского. Международный эллипсоид.
Квазигеоид. Земля как трехосный эллипсоид.
История развития представлений о фигуре Земли и ее размерах
Учение о фигуре Земли возникло из попыток уз
Первые сведения о таких данных содержатся в высказываниях древних.
Представление о том, что Земля имеет сферическую форму, по-видимому, было
предметом размышлений в древней Греции со времен Анаксимандра, с 6 в. до н.э. В 4 в.
до н.э
. Пифагор определенно считал, что Земля имеет форму шара, а Гераклит допускал
вращение Земл
ния высоты объектов при их удалении за горизонт на море, также была получена в
древней Греции. Аристотель в своей книге «О небе» (4 в. до н.э.) приводит
значение
длины окружности Земли, которое примерно в два раза превышает правильное значение.
Радиус Земли с точностью около 25% определил в 200 г. до н.э. Эратосфен. И уже в
начале новой эры древнегреческий географ Стратон в своем обобщающем античный
период 14-томном труде «География» утверждал, что вращение Земли при
экваториальному вздутию.
В 723 г
. н. э. во время правления династии Тан китайский астроном И-Синь (683 –
727 гг.) возглавил отряд по измерению длины освещаемых Солнцем теней от предметов и
высот Полярной звезды. В результате он получил, что протяженность одного градуса дуги
составляет L = 132,3 км, что выше истинного приблизительно на 20%.
783-850 гг. - годы жизни выдающегося узбекского математика,
астронома,
географа,
ы записи чисел арабскими цифрами. Его имя в латинских переводах превратилось в
термин «алгоритм». Среди его сохранившихся рукописей - таблицы движения Солнца и
Луны, перечень астрономических координат 2402 пунктов на Земле, карта Нила, труды о
солнечных часах, устройство астролябии, определение с
ее помощью азимутов [Геодезия,
2008б, с. 392].
В 814 г. в период правления калифа аль-Мамуна арабы получили значение L = 90
км, что ниже истинного пр
973-1048 гг. – годы жизни выдающегося узбекского ученого-энциклопедиста
Бируни (Беруни) Абу Райхан. Сохранились рукописи 31 тру
б 170. Наибольшее число его работ
посвящено астрономии и математике. Уцелел и
ныне опубликован на нескольких языках его астрономо-геодезический трактат
«Определение границ мест для уточнения расстояний между городами» («Геодезия»), в
котором Бируни описал вопросы
градуса земного меридиана, конструирования астролябий и квадрантов,
сооружения земного глобуса [Геодезия, 2008а, с. 76].
Геодезия (от греч
. geodaisia – деление земли, от geo – Земля и daizo – делю) – наука
об определении фигуры, размеров, гравитационного поля Земли; об измерениях на земной
поверхности для отображения ее на планах и картах и для решения о рода
хозяйственных задач, связанных с потребностями человеческой деят дезия,
2008а, с. 142].
В 1424 г. в Самарканде с привлечением лучших мастеров и
ченых правителем
43
астрономом и математиком Улугбеком Мухаммедом Тарагай (1394-1449) сооружается
уникальная астрономическая обсервато
0
рия. Сохранилась часть мраморного лимба (дуга в
2
) о
лись достаточно «стремительно».
Благодаря работам Н. Кузанского, Н. Коперника, Д.
Бруно,
р
затем Норвудом. И, наконец, Пикар с использованием
дного градуса дуги составляет L = 111,2 км.
Получ
менитую задачу о равновесной форме гравитирующей жидкой
массы,
3
громного угломерного инструмента (радиус лимба 40,04 м), что позволяло
определять вертикальные углы с точностью до секунды [Геодезия, 2008б, с. 352].
В Средние века достижения древних, китайцев и арабов европейцами
«открывались» заново. Лишь в 14 в. «непобедимый доктор» Оксфордского университета
Уильям Оккам «посмел» считать вращение Земли возможным. Далее взгляды европейцев
меня
Г. Галилея и И. Кеплера в 14 - начале 17 вв. гелиоцентрическая система
окончательно утвердилась. (Подробный обзор древних и средневековых возз ений см. в
главе 15).
В 1527 г. Френель в Париже подсчитал число оборотов колеса экипажа и получил
результат, эквивалентный длине окружности Земли, равной 36500 км. Эта оценка
уточнялась
сначала Снеллиусом, а
телескопа для измерения углов и из измерений звезды в созвездии Кассиопея пришел к
выводу, что вблизи Парижа протяженность о
енное Пикаром значение с точностью 0,1% совпадает с современным значением L
[Буллен, 1978, с. 13-14].
В 17 в. после
двух тысяч лет летаргического сна Европы на смену гениальным
догадкам древних пришли систематические исследования.
Дальнейшее развитие проблемы подробно описано в работах [Буллен, 1978; Ламб,
2003]. Согласно [Кондратьев, 2003] теорию фигуры Земли и других вращающихся
гравитирующих тел кратко (более подробный обзор представлен в главе 12) можно
разделить на следующие этапы.
Начальный ньютоновский этап: И
. Ньютон понял, что с помощью закона
всемирного тяготения можно исследовать не только движение небесных тел, но и саму их
форму. Он поставил зна
имеющей вращение вокруг оси. Эта задача и положила начало теории фигур
равновесия. Ньютон первый и определил сжатие однородной Земли:
1
229
5
−
== q
ε
, где q
4
отно
ной И. Ньютоном проблеме фигур
равнов
т целый класс новых фигур равновесия.
Дирихле поставил задачу и получил уравнения
движения такого эллипсоида.
– шение центробежной силы к притяжению на экваторе. Это был несомненный успех
в познании Земли и других планет. Ньютоновские «Начала» побудили многих
математиков к занятию задачами по фигурам равновесия: К. Маклорена (1742), Т.
Симпсона и А. Клеро (1743) и других.
Этап Якоби. В результате работ А. Лежандра, П. Лапласа, С.
Пуассона, Л. Эйлера,
Ж. Лагранжа и других, подход к сформулирован
есия стал более абстрактным, что позволило сформулировать выводы более общего
плана. Дело касалось самого принципиального момента теории: обязаны ли фигуры
равновесия иметь осевую симметрию или могут существовать и фигуры с нарушением
ее?
Новый толчок к развитию
теории дал в 1834 г. математик К. Якоби, указавший на
возможность существования однородной фигуры равновесия в форме трехосного
эллипсоида – эллипсоиды Якоби. В 1884 г. А. Ляпунов и годом позднее А. Пуанкаре
совершенно независимо друг от друга открываю
Математически строгое доказательство существования неэллипсоидальных форм дано в
начале ХХ века
[Ляпунов, 2000].
Этап Дирихле. Математик П. Дирихле раздвинул сами границы проблемы.
Поставленная П. Дирихле проблема такова.
Дана однородная несжимаемая масса гравитирующей жидкости. Допускают ли
законы гидродинамики такое движение этой массы, чтобы ее форма в любой момент
оставалась эллипсоидальной, а поле скоростей жидкости – линейным по координатам?
44
Б. Риман впервые рассмотрел стационарные фигуры равновесия и открыл класс
двухпараметрических равновесных эллипсоидов, у которых вектор угловой скорости
Ω
и
ектор
По сути, задача Дирихле явилась дальнейшим на более высоком уровне развитием
идеи Р. Д рии, как
системы М
Современн через сто лет
работами
по динамике звезд, выполненными . Чандрасекхаром с сотрудниками в 60-х гг.
,
чу Дирихле идеальной жидкости и, тем
амым
будут в большей степени
о
устойчив о уже более чем
полуторавековой истории в
авитир
, в рамк такого «гидродинамического» подхода становится вполне
004; Ротационные, 2007] и связанная
е открытия
но 8а
П
в вихря внутренних течений
ζ
совпадают с одной из главных осей симметрии
фигуры (S-эллипсоиды Римана). Класс S-эллипсоидов состоит из однопараметрических
последовательностей фигур с определенным отношением f =
ζ
/
Ω
(являющимся, как
впоследствии будет показано С. Чандрасекхаром, своеобразным условием «квантования»
получаемых решений).
екарта (1644) «о вихревых движениях, как основных движениях Мате
ира» [Тверитинова, Викулин, 2005].
ый этап. Интерес к проблеме Дирихле был возрожден
С
прошлого века (Нобелевская совместно с совместно с У.А. Фаулером премия 1983 г.).
Важным результатом такого рассмотрения, имеющим принципиальное значение, является
возможность получения новых данных о физических свойствах сред, таких как вязкость
сжимаемость, напряженность магнитного поля и др.
Полученные в
последнее время данные позволили Б.П. Кондратьеву и его
сотрудникам модифицировать классическую зада
с , применить ее к движению реальных сред [Кондратьев, 2003]. Представляется, что
вихревые решения модифицированной проблемы Дирихле
соответствовать движениям, наблюдаемым в реальных средах, включая и геофизическую
среду, которая, как известно [Вихри
, 2004; Ли Сы-гуан, 1958; Поплавский, Соловьев,
2000], содержит большое количество разномасштабных вихревых геологических структур
и совершает вихревые геофизические движения.
Космические тела как гравитирующие жидкости. Задача о фигуре к смических
тел, в том числе и Земли, является, по сути, задачей об устойчивости их форм. Задача об
ости фигуры космическог тела
геофизику пришла из астрофизики: надо было понять, почему небесные тела имеют
форму близкую шаровой, и в то же время, никогда не имеют строго шаровую форму. В
этой связи убедительные результаты, полученные в конце 19 – начале 20 вв. независимо
друг от друга А. Ляпуновым [2000] и А. Пуанкаре [2000] в теории фигур равновесия
, по
сути, указывают на то, что применение модели гр ующей жидкости к космическим
телам является достаточно обоснованным.
В частности ах
ожидаемым на поверхностях «твердотельных» планет Солнечной системы вихревые
структуры тектонического происхождения [Вихри, 2
нимс и проблема образования таких структур, возможные пути решения которой
обсуждаются во второй части книги.
История развития гравиметрии и теории фигуры Земли в России и
предшествовавшие и сопутствовавшие ей важнейши
[Грушинский, 1976, с. 132-141; Шимберев, 1975, с. 5-10]
1537 г. - Герард Меркатор (1512-1594) издает карту мира в сердцевидной проекции.
1585, 1589 и 1595 гг. Г. Меркатор и его сын Румольд издают три части «Атласа»
(Atlas sive Cosmographicae) - глав го труда Меркатора [Геодезия, 200 , с. 442].
1615 г. - голландским ученым В. Снеллиусом (1580-1626) был предложен метод
триангуляции, позволивший существенно увеличить точность геодезических измерений
ш[Гру инский, 1976, с. 18; Шимберев, 1975, с. 6].
1669-1670 гг. - Пикар, применив метод, разработанный В. Снеллиусом, определил
длину дуги от арижа до Амьена [Грушинский, 1976, с. 18].
45
Конец 17 в. - исходя из предположения, что первоначально наша планета
находилась в жидком состоянии, И. Ньютон (1643-1727) теоретически доказал, что Земля
должна иметь форму эллипсоида вращения, сжатого от полюсов к экватору. Ньютон
рассматривал Землю как однородное тело, все частицы которой имеют одну и ту же
плотность. Для величины сжатия Земли им было получено выражение
q
4
5
=
ε
, где q –
отношение центробежной силы на экваторе к силе тяжести на экваторе. Принимая
/1= 289q
, Ньютон получил сжатие
231/1
=
ε
.
Х. Гюйгенс (1629-1695), решая ту же задачу, исходил из предположения, что Земля
– неоднородна, причем довел эту неоднородность до крайности, полагая, что вся масса
емли З сконцентрирована в одной точке – центре, а остальные ее части имеют плотность,
равную нулю. В таком случае получается соотношение существенно иное, чем у Ньютона,
а именно оказывается,
что бу сжатие дет равно
q
1
2
получил сжатие для Земли
576/1=
=
ε
. Принимая , Гюйгенс 288/1=q
ε
.
Исследования Ньютона и Гюйгенса убеждают нас, что величина сжатия должна
зависеть от закона изменения плотности с глубиной.
1696 г. - выход в свет законодательного Акта России «О снятии чертежа Сибири на
холсте с показанием в оном городов, селений, народов и расстояний между урочищами».
1699 г. - С.У. Ремизовым (1642-1720) создается огромное (217х277 см)
картографическое произведение «Чертеж всех сибирских градов и земель», ныне
находится в постоянной экспозиции Государственного Эрмитажа.
1701 г. - 1 января –
дата, стоящая на первом титульном листе Атласа России
Ремизова [Геодезия, 2008б, с. 195].
1701 г. - в январе учреждена Московская математико-навигационная школа с
целью подготовки специалистов по двум направлениям – офицеров военно-морского
флота и геодезистов для производства государственного топографического
картографирования. Среди первых четырех ее преподавателей – Леонтий Филаретович
Магницкий (1669-1739), автор известной «Арифметики».
1715 г. - на основе школы в Петербурге создана Морская академия, часть
ыпуск
у
в ников которой в XVIII
в. также пост пала в распоряжение Сенат для
производства катографо-геодезических работ. Кирилов И.К. (1669-1737) - первый
руководитель сенатских геодезистов [Геодезия, 2008а, с. 342, 466].
а
1718 г. - Ж. Кассини проведено градусное определение под Парижем [Грушинский,
1976, с. 19].
1727-1741, 1766-1783 гг. – годы работы выдающегося математика Л. Эйлера в
Петербургской академии наук. Среди громадного количества его работ (756!!!) имеется
немало работ по геодезии и картографии – «О внешнем виде Земли», «О географической
проекции поверхности шара» и др. Эйлер активно участвовал в создании академического
Атласа России [Геодезия, 2008б, с. 426].
1735-1742 гг. - французской Академией наук были выполнены градусные
измерения под различными широтами с целью определения фигуры Земли.
1735-1742 гг. - экспедиция в экваториальной области Перу в составе Буге, Годена и
Лакондамина. Эти данные совместно с данными Ж. Кассини дали
314/1=
ε
.
1736-1737 гг. - Лапландская экспедиция в составе А.Клеро (1713-1765), П.Л.М.
Мопертюи (1698-1759), Камюза и А. Цельсия (1701-1744). Эти данные совместно с
данными Ж. Кассини дали
214/1=
ε
.
Данные этих экспедиций убедительно доказали, что фигура Земли представляет
обой с сплюснутый сфероид с полярной осью, примерно на 20 км меньше экваториальной
оси [Грушинский, 1976, с.19].
1743 г. - А. Клеро (1713-1765), основоположник гравиметрии, продолжая идеи И.
Ньютона, показал, что величины сжатия, полученные Ньютоном и Гюйгенсом, являются
46
двумя пределами, между которыми должно заключаться действительное сжатие реальной
планеты, если только она имеет форму эллипсоида вращения. Близость действительного
сжатия тому или другому пр делу дает казание а степень неоднородности планеты.
Клеро, решая задачу определения фигуры равнов
е у н
есия медленно вращающейся
осительно того, твердые ли эти слои или
тоянии равновесия.
очках на по нормали. Для соблюдения
того у
елать общее заключение: если плотность слоев
ию к центру
должно уменьшаться.
н
неоднородной массы, исходил из следующих предпосылок. Он считал, что Земля состоит
из
бесконечного числа эллипсоидальных однородных слоев, имеющих общий центр и
общую ось вращения. Плотности и сжатие этих слоев являются функцией расстояния от
центра. Никаких предположений не делается отн
жидкие, поэтому каждый отдельный слой может и не находиться в сос
Условие равновесия должно быть соблюдено
только для внешней поверхности, во всех
т которой действующая сила должна быть направле
э словия достаточно, если лишь один наружный слой будет жидким.
Анализ позволил Клеро сд
возрастает от поверхности к центру, то сжатие соответствующих эллипсоидальных слоев
по направлен
Клеро получил выражение для силы тяжести а внешней поверхности планеты и
ывел в теорему, носящую его имя, позволяющую определить сжатие Земли:
q
2
=
ε
.
Принципиа
5
ь мы состоит
меет в н
л ная важность теоре Клеро, как заметил Д. Стокс, в том, что она
и место в силу самих усло ий равновесия еоднородной планеты и не зависит от
условий ее внутреннего строения. Разумеется, нужно предположить, что внутренние слои
Земли весьма близки к сферам, - иначе весь вывод этой теоремы не имел бы места.
Следует также отметить, что теорема Клеро точна только до первой степени сжатия
ε
.
Теория фигуры Земли, созданная А. Клеро [Клеро, 1947], вызвала интерес к
проблеме определения силы тяжести с помощью маятника, так его период Т определяется
го длие ной l и ускорением силы тяжести g:
glT /2
π
= .
Основные исследования А. Клеро посвящены вопросам теории движения Луны,
Земли, теории ее фигуры [Геодезия, 2008а, с. 348].
1745 г. - под руководством И.Н. Делиля (1688-1768), известного французского
картографа, создается главный труд Академии «Атлас Российской империи» (Геодезия,
008а, 2 с. 196).
Середина XVIII в. - М.В. Ломоносов (1711-1765) уделял большое внимание
вопросам тяготения. Он говорил: «Тяжесть покоящегося тела есть не что иное, как
задержанное движение. … А как стремление тяжелого тела к центру Земли есть не что
ное, к
так
пу
и ак тяжесть, равно как и приращение движения тяжелого тела, устремляющегося к
центру Земли, то нет никакого сомнения,
что они происходят от одной и той же причины.
Следовательно, достаточное основание тяжести состоит в движении некого тела,
непрерывно толкающего тяжелые тела к центру Земли».
Интересуясь проблемой тяготения, Ломоносов указал и некоторые ти измерения
илы тс яжести. Он предложил так называемый «универсальный барометр», по существу,
газовый гравиметр. Идея такого гравиметра возродилась
через 180 лет и была воплощена
гравиметре в Г. Галька в тридцатых годах ХХ в.
1779 г. - 14 (25) мая в Москве открывается землемерная школа.
1835 г. - землемерная школа преобразуется в Константиновский межевой институт,
1918 г. – в Московский межевой институт (ММИ),
1930 г. – в Московский геодезический институт (МГИ) и в Московский институт
землеустройства (МИЗ), который в
1945 г. получил название Московского института инженеров землеустройства
(МИИЗ), а в
1992 г.
получил статус Государственного университета по землеустройству
[Геодезия, 2008а, с. 180].
47
Начало XIX в. - французские ученые начали попытки применения нитяного
маятника.
1818 г. - английский физик Кетер сконструировал оборотный маятник,
основанный на том, что всякое физическое тело имеет два взаимных центра качания,
таких, что периоды колебания около этих центров одинаковы. Тогда возможно измерить
расстояние l между этими центрами, которое играет роль длины в идеальном маятнике, и,
определив период, вычислить ускорение силы тяжести g. Маятниками
Кетера было
определено значение силы тяжести в довольно большом количестве пунктов в разных
частях Земли.
1826-1829 гг. - Ф.П. Литке (1797-1882) во время кругосветного плавания произвел
измерения во многих частях Земли. Обработав эти данные совместно с данными англичан,
он получил величину сжатия Земли равной
288/1
=
ε
.
1829 г. - профессор Дерптского университета И.Ф. Паррот (1791-1841) провел ряд
маятниковых измерений силы тяжести в Прибалт ке и на Кавказ и получил 3,279/1и е
=
ε
.
1830-е гг. - В.Я. Струве (1793-1864) обратил внимание тогдашнего директора
Московской обсерватории Б.Я. Швейцера (1816-1873) на значительные расхождения
полученных под Москвой координат, полученных из обработки триангуляцией, с
астрономическими.
Начало 60-х гг. XIX в.- выходит в свет монография Б.Я. Швейцера «Исследование
местной аттракции, существующей около Москвы», в которой на основании обобщения
результатов 30-ти летних
наблюдений приводится карта уклонений отвесных линий под
Москвой. Швейцер попытался объяснить эти аномалии наличием масс меньшей
разведочной гравиметрии, получивший в наши дни широкое применение.
организации
9 ) опубликовал две работы, посвященные гравитационному
олю
поверх
все притягивающиеся массы. Решение теоремы
токса
удовлетворяет
слови
ностью геоида возвышаются
плотности.
1862-1863 гг. - Ф.А. Слудский (1841-1897) и Троицкий определили отклонение
отвеса еще в 152 точках, после чего уже имелись данные приблизительно для 250 точек.
1863 г. - Ф. Слудским было предпринято более подробное теоретическое
исследование этого
вопроса. Так появилось первое в России исследование уклонения
отвесных линий и первые указания на геофизический смысл аномалий силы тяжести и на
метод
1849 г. - профессор астрономии Петербургского университета А.Н. Савич (1810-
1883) поставил перед Русским географическим обществом вопрос об
наблюдений силы тяжести на территории России. В качестве первой части программы он
предложил выполнить маятниковые определения вдоль ряда Русско-Скандинавского
градусного измерения, идущего от Торнео в Филляндии до Измаила на Дунае и к этому
времени
уже заканчиваемого.
Д.Г. Стокс (1819-1 03
п Земли. В первой работе доказывается, что изменение силы тяжести на земной
ности и зависимость его от сжатия эллипсоида не обязательно связывать с
гипотезой о гидростатическом равновесии Земли, как это в 1743 г. сделал А. Клеро. Это
положение известно как теорема
Стокса, в которой утверждается, что потенциал и его
первые производные во внешнем пространстве могут быть определены, если известно:
общая масса планеты, ее угловая скорость вращения и уровенная поверхность силы
тяжести, внутри которой заключены
С известно только для наиболее простых фигур, какими являются эллипсоид
вращения и
трехосный эллипсоид.
Во второй работе Д.Г. Стокс поставил и решил принципиально новую неизвестную
в теории потенциала задачу об определении формы поверхности и внешнего потенциала
силы тяжести – задача Стокса, которая является обратной первой. Геоид не
у ям задачи Стокса, поскольку геоид не является внешней, относительно
притягивающих масс, уровенной поверхностью. Над
поверх
значительные массы материков и островов. Кроме того, сила тяжести на поверхности
геоида неизвестна, она может быть получена из измерений только на поверхности Земли.
48
Сам Стокс полагал, что после введения в измеренное значение силы тяжести небольших
поправок (редукций) поверх ида может быть определена о ность гео п выведенной им
я
ет [Бровар, Магницкий, Шимберев, 1961, с
. 56-58].
,
зине затем была открыта мастерская для сборки
фирм России середины XIX в. по продаже и производству
геодезических,
1854, 1855 гг. - независимо друг от друга была предложена теория изостазии
уги А.Н. Савич получил сжатие
формуле. Однако все попытки потерпели неудачу. Оказалось, что без знания закона
распределени плотностей внутри земной коры задача определения фигуры геоида решена
быть не мож
1852 г. - швейцарским гражданином Ф.Б. Швабе (1814-1880) в Москве на
Кузнецком Мосту, открывается небольшой магазин с продажей очков и других мелких
оптических принадлежностей. При мага
приборов, на которые ставили клеймо «Ф. Швабе». Эта фирма является одной из
крупнейших
оптических, физических и медицинских приборов и инструментов [Геодезия, 2008б, с.
416].
английскими геодезистом Праттом и астрономом Эри [Стейси, 1972, с. 68].
1865 г. - А.Н. Савич и профессор Р.Э. Ленц (сын ректора Петербургского
университета Э.Х. Ленца (1804-1865)), получив новый прибор с оборотным маятником
фирмы Репсольд, приступили к работе. В результате трехлетних измерений для северной
части д
296/1
=
ε
, однако по всей дуге результат оказался
олее дб алеким от истины:
309/1=
ε
.
1873 г. - немецкий физик Листинг вводит термин геоид [Грушинский, 1976, с. 22].
Геоид – условная фигура Земли, образованная уровенной поверхностью Мирового
кеана
вила
специалистов перейти к понятию квазигеоида [Геодезия,
008а,
ения в
о в спокойном состоянии, продолженной под материками, в каждой точке которой
касательная к ней перпендикулярна к отвесной линии - направлению силы тяжести.
Однако, неопределенность поверхности геоида в районах суши, при более строгой
постановке задачи, заста
2 с. 143; Геодезия, 2008б, с. 370].
1876 г. - директор Пулковской обсерватории О.В. Струве (1819-1905) попросил
военных топографов произвести наблюдения силы тяжести на Кавказе.
1884 г. - Русское географическое общество включило маятниковые наблюд
лан сп воих постоянных исследований, и была образована Комиссия по изучению силы
тяжести на территории России под председательством И.И. Стребницкого.
1888 г. - на Московской обсерватории начал работать П.К. Штернберг (1865-1920),
который поставил маятниковые определения силы тяжести.
Ф.А. Слудский опубликовал свои работу «Общая теория фигуры Земли». За фигуру
емли З Слудский принимает уровенную поверхность, совпадающую с поверхностью
океанов и продолженную на область континентов при их мысленном выравнивании. Он
получил сжатие эллипсоида
7,292/1=
ε
, а для трехосного эллипсоида 1,297/1=
ε
.
1888-1889 г. - П.К. Штернберг совместно с Ф.А. Бредихиным (1831-1904) провели
а
.
ой
1914) отметил существование двух основных типов
определения силы тяжести н Московской обсерватории с оборотным маятником
Репсольда.
1916-1917 гг. - П.К Штернберг провел гравиметрические наблюдения под
Москвой с маятниковым прибором Штюкрата с целью сопоставить гравиметрические
данные с уклонениями отвесных линий.
1926 г. - И.А. Казанским
обработаны все результаты по исследованию Московск
аттракции.
1892 г. - С.Е. Даттон (C.E. Dutton) предложил термин «изостазия» для объяснения
тенденции земной коры достижения гидростатического равновесия [Гутенберг, 1963, с.
68].
Е. Зюсс (E. Suess, 1831-
океанических областей: тип «Атлантической структуры» (включая Индийский океан) с
берегами, которые пересекаются в различных направлениях горными хребтами, и тип
49
« кеанской структуры», где горные цепи идут параллельно берегам [Гутенберг, 1963,
с. 80].
1894 г. - Р. Штернек, австрийский геодезист и изобретатель маятникового прибора
для относитель
Тихоо
ных измерений силы тяжести, осуществил связь Пулкова с Веной – в то
время
39)
постро и в
основным пунктом маятниковых работ.
1896 г. - астрономическая обсерватория Казанского университета под
руководством профессора Д.И. Дубяго и доцента Д.И. Баранова с прибором Штернека
начала систематические гравиметрические измерения, которые
проводились вплоть до
первой мировой войны.
Конец XIX – начало ХХ вв. - петербургский астроном А.А. Иванов (1867-19
ил разложение в ряд земного потенциала силы тяжест и, использова 367
маятниковых наблюдений, вывел сжатие Земли, которое получилось равным 2,297/1
=
ε
.
Ивановым была высказана мысль о несимметрии северного и южного полушарий.
как поверхность относимости для триангуляции,
велировании. Цепь специальных работ
о ге
г на
Ф.А. Красовского А.А. Изотова (1907-1988), в
1942-1946 гг
. - в СССР Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946
N 76
равна нулю.
ие координат 1942 г. на территории СССР проводилось последовательно
несколькими крупными блокам
полигонометрии 1 класса.
Схема географического размещения государственных геодезических сетей
задачи геодезии и теории фигуры Земли с проблемой
определения фигуры геоида. Задача геодезии по предложению М.С. Молоденского
1911 г. - А. Ляв доказал возможность существования поверхностных сдвиговых
волн в слое – волн Лява [Гутенберг, 1963, с. 62].
1928 г. - создается Государственный институт геодезии и картографии (ГИГК),
выдающийся ученый, геодезист, картограф, педагог Ф.Н. Красовский (1878-1948) его
первый директор [Геодезия, 2008а, с. 389].
1932 г. - выход в свет подготовленного И.А. Казанским и Ф.Н. Красовским
решения Совета Труда и Обороны о сплошной маятниковой гравиметрической съемке
всей территории СССР, которое в течение десятилетия было почти полностью
осуществлено.
1934-1936 гг. - Ф.А. Красовский предложил при обработке триангуляции
Советского Союза использовать метод проектирования – после редуцирования
измеренных элементов на геоид производить второе редуцирование с геоида на
эллипсоид. В этом методе геоид,
исключался, но вносил неизбежные погрешности из-за несовершенства каждого из этапов
редуцирования [Бровар, Магницкий, Шимберев, 1961, с. 58;
Грушинский, 1976, с. 23].
1936 г. - И.А. Казанский указал на принципиальную возможность использования
гравиметрической съемки при астрономическом ни
п одезической гравиметрии, начатая Швейцером и Слудским, Штернбергом,
Казанским и Михайловым, получила блестящее продолжение в фундаментальных работах
М.С. Молоденского (1909-1991).
1936 . - Ф.А. Красовским на основе копленного обширного материала
высокоточных полевых измерений определены предварительные размеры нового земного
эллипсоида.
1940 г. - при участии ученика
последствии видного ученого, были выведены окончательные размеры принятого в СССР
и законодательно утвержденные в 1946 г. эллипсоида, получившего название «эллипсоид
Красовского»
г. 0 введена единая система геодезических координат и высот СК-42, основанная на
референц-эллипсоиде Красовского с параметрами: большая полуось равна 6378245 м и
сжатием 1/298,3. Высота геоида в Пулкове над референц-эллипсоидом
Распространен
и
полигонов триангуляции и
разработана А.И. Дурневым (1904-1963) под руководством Красовского [Геодезия, 2008а,
с. 170, 219, 266, 389].
1945 г. - М.С. Молоденский (1909-1991) сделал после Стокса следующий важный
шаг - он предложил не связывать
50