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Savez-vous comment la gravité terrestre est mesurée et expliquée ?
Dans notre vie quotidienne, la gravité semble être une présence constante et stable, mais en fait, mesurer et comprendre la gravité de la Terre est une tâche scientifique complexe et délicate. L'anomalie de gravité fait référence à la différence entre la valeur de gravité observée et la valeur prédite par le modèle de prédiction. Ce processus de mesure reflète non seulement la forme de la Terre, mais révèle également de riches indices sur la structure souterraine.
La mesure de la gravité et l’étude de ses variations font partie de l’exploration scientifique depuis 1669.
Lorsque la Terre est simplifiée en un sphéroïde aplati idéal, nous pouvons calculer la gravité en chaque point à l'aide d'un algorithme simple. Cependant, la surface réelle de la Terre est pleine de montagnes et la croûte a des compositions différentes, ce qui affectera la distribution du champ de gravité. Par conséquent, dans le processus de mesure des anomalies de gravité, nous devons d’abord nous appuyer sur une sorte de modèle. Ces modèles sont généralement basés sur des hypothèses simplifiées, telles que la Terre forme un ellipsoïde en rotation sous l’influence de sa propre gravité et de sa rotation.
Pendant le processus de mesure, les chercheurs ont utilisé un instrument portable appelé gravimètre pour enregistrer soigneusement les anomalies de gravité à chaque point. Les anomalies de gravité sont souvent comparées à l'aide de différents modèles théoriques, notamment l'anomalie de Bougen, l'anomalie de l'espace libre et le modèle d'anomalie isostatique.
Grâce à une analyse détaillée des données de gravité, les géologues sont en mesure de tirer des conclusions sur la géologie du sous-sol.
Le point de départ de ces modèles est l'ellipsoïde de référence international, et la gravité dite normale est corrigée pour cette forme idéalisée. L'anomalie gravitationnelle basée sur cela peut refléter l'état et les caractéristiques de la structure interne de la Terre. Les mesures de gravité sont également affectées par les forces de marée, de sorte que plusieurs ajustements sont nécessaires, notamment la correction de marée, la correction de terrain et la correction de l'espace libre.
Dans la mesure de l'anomalie de gravité, la correction de marée affecte environ 0,3 milligal, principalement en raison de l'influence gravitationnelle de la lune. L'influence du terrain entraînera des écarts dans les résultats de mesure causés par les hautes terres et les vallées, ce qui nécessite des corrections correspondantes en fonction du terrain local.
Le calcul correct des anomalies de gravité nécessite non seulement des instruments sophistiqués, mais également une connaissance détaillée de la densité de la roche locale et de sa structure.
La correction de l'espace libre prend en compte les différentes altitudes des points de mesure par rapport à l'ellipsoïde de référence, ce qui signifie que l'attraction gravitationnelle est légèrement réduite sous le sol. De plus, la correction de la plaque Bugen prend en compte l’effet des matériaux externes sur la gravité, qui est lié à la hauteur du terrain mesurée. Les calculs de ces anomalies gravitationnelles aideront éventuellement les scientifiques à percer les secrets du sous-sol.
Comme d’autres phénomènes dans l’univers, on pense que les variations de gravité fournissent des indices géologiques importants. Par exemple, dans les bassins océaniques, l'anomalie de Bougen est majoritairement positive, mais dans les zones continentales élevées, elle présente des valeurs négatives car la croûte épaisse et de faible densité permet à la terre de « flotter » sur le manteau plus dense.
De plus, les mesures de la gravité terrestre ne se limitent pas au sol. Grâce aux progrès de la technologie, les satellites sont également largement utilisés pour les mesures de la gravité. Ces données peuvent fournir des données plus globales sur la gravité, révéler des structures géologiques profondes et même une clôture de l'activité volcanique.
La structure et la dynamique de l’intérieur de la Terre contiennent toutes des informations importantes cachées dans ces anomalies gravitationnelles.
Les mesures d’anomalies gravitationnelles nous en disent beaucoup sur la Terre, notamment sur sa structure transversale, ses variations cinématiques et ses phénomènes dynamiques internes. Grâce à ces anomalies, les scientifiques sont en mesure de découvrir des gisements de minerais métalliques souterrains, des dômes de sel, etc., et même de déduire des structures souterraines plus profondes telles que d'anciennes tranchées cachées.
Il ne fait aucun doute que la détection d’anomalies de gravité implique non seulement des changements de densité, mais également des processus géologiques plus complexes. Il convient de réfléchir à la manière dont ces processus affectent notre environnement naturel et notre compréhension de la Terre.
