Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn về sự bất thường của lực hấp dẫn: Làm thế nào chúng có thể tiết lộ những cấu trúc ẩn sâu bên trong Trái Đất?
Sự bất thường về lực hấp dẫn của Trái Đất đã khơi dậy sự tò mò vô tận của các nhà khoa học về cấu trúc bên trong của Trái Đất. Đây là sự khác biệt giữa giá trị đo được của lực hấp dẫn tại một vị trí trên bề mặt Trái Đất và mô hình lý thuyết. Khi chúng ta coi Trái Đất là một hình cầu dẹt lý tưởng có mật độ đồng đều, giá trị trọng lực tại mọi vị trí có thể được dự đoán bằng cách sử dụng một biểu thức đại số đơn giản. Tuy nhiên, trên thực tế, bề mặt Trái Đất không bằng phẳng và thành phần của nó khá không đồng nhất, dẫn đến sự biến dạng của trường hấp dẫn. Các mô hình lý thuyết khác nhau đưa ra những dự đoán khác nhau, do đó các dị thường về trọng lực phải được định nghĩa dựa trên một mô hình cụ thể.
Ví dụ, việc phát hiện ra một mỏ khoáng sản dày đặc dưới lòng đất sẽ dẫn đến dị thường trọng lực dương vì lực hấp dẫn của mỏ khoáng sản làm tăng giá trị đo được.
Lịch sử của hiện tượng dị thường trọng lực bắt nguồn từ năm 1672, khi nhà thiên văn học người Pháp Jean Richer phát hiện ra rằng chiếc đồng hồ quả lắc chính xác của ông trên đảo Cairn chạy với tốc độ bất thường. Chúng ta có thể hình dung rằng nếu nghiên cứu về dị thường trọng lực được đào sâu hơn nữa, liệu có thể tạo ra những cơ hội mới để dự đoán hoạt động động đất và phun trào núi lửa hay không? Sự kiện lịch sử này giúp chúng ta hiểu được lực hấp dẫn bị ảnh hưởng như thế nào bởi sự quay của Trái Đất và sự phình ra ở xích đạo do sự quay này gây ra. Theo thời gian, khái niệm này đã phát triển thành một lĩnh vực nghiên cứu toàn diện.
Định nghĩa về dị thường trọng lực
Định nghĩa về dị thường trọng lực có thể được chia thành sự khác biệt giữa gia tốc rơi tự do quan sát được (giá trị trọng lực) và giá trị dự đoán dựa trên mô hình trường trọng lực. Thông thường, mô hình này dựa trên một số giả định đơn giản hóa, chẳng hạn như hành tinh sẽ xuất hiện như một hình elip quay dưới lực hấp dẫn và sự quay của chính nó. Đối với Trái Đất, hình cầu elip tham chiếu là hình cầu elip tham chiếu quốc tế và giá trị trọng lực tương ứng là hằng số trọng lực gn.
Việc phát hiện các dị thường về trọng lực đòi hỏi một loạt các hiệu chỉnh dữ liệu và lựa chọn mô hình để phản ánh chính xác hơn các đặc điểm của các công trình ngầm.
Công cụ để đo các dị thường về trọng lực là máy đo trọng lực. Các nhà khoa học thường hoàn thành khảo sát trọng lực bằng cách đo đạc tại nhiều điểm, một quá trình đòi hỏi các thiết bị và hiệu chuẩn rất chính xác để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Bằng cách phân tích cẩn thận dữ liệu trọng lực, các nhà địa chất có thể suy ra cấu trúc địa chất của bề mặt bên dưới.
Các trường mô hình và sửa đổi
Cơ sở của mô hình là Ellipsoid tham chiếu quốc tế, cung cấp lực hấp dẫn chuẩn gn cho hình dạng lý tưởng của Trái Đất. Để cải thiện độ chính xác của mô hình hơn nữa, các yếu tố như hiệu chỉnh thủy triều, hiệu chỉnh địa hình và hiệu chỉnh không khí tự do thường được thêm vào. Sự khác biệt trong các giá trị hiệu chỉnh này tạo thành dị thường trọng lực.
Ví dụ, hiệu chỉnh thủy triều chủ yếu tính đến lực thủy triều do mặt trời và mặt trăng gây ra. Hiệu chỉnh này ảnh hưởng đến giá trị trọng lực đo được khoảng 0,3 miligam, trong đó hai phần ba đến từ mặt trăng.
Hiệu chỉnh địa hình liên quan đến hình dạng của mặt đất và chiều cao của đồi và thung lũng sẽ ảnh hưởng đến giá trị trọng lực mà chúng ta thu được. Mỗi lần đo trọng lực, địa hình xung quanh phải được phân tích, đây là một quá trình tẻ nhạt nhưng cần thiết. Hiệu chỉnh không khí tự do sẽ tính đến độ cao của điểm đo, điều này rất quan trọng khi thực hiện phép đo dị thường trọng lực. Sau đó, chúng ta cần thực hiện hiệu chỉnh tính không đồng nhất Bucky do tác động của mức vật chất so với hình cầu tham chiếu, đặc biệt chú ý đến đại dương ở lớp vỏ mỏng và vùng cao ở lớp vỏ dày.
Nguyên nhân gây ra dị thường trọng lực
Nguồn gốc của hiện tượng bất thường về trọng lực chủ yếu bao gồm sự thay đổi mật độ bên trong Trái Đất. Dữ liệu trọng lực được đo tại địa phương có thể giúp chúng ta hiểu được cấu trúc bên trong của Trái Đất. Ở những khu vực khác nhau, chẳng hạn như những vùng có nhiều núi, dị thường Buckeye thường mang giá trị âm, trong khi lại mang giá trị dương ở vùng biển. Điều này cho thấy sự thay đổi về độ dày của lớp vỏ Trái Đất và hiện tượng nổi tương ứng.
Lực đẩy của các khu vực cao hỗ trợ lớp vỏ dày, mật độ thấp, đó là lý do tại sao các dị thường về trọng lực ở các lưu vực đại dương lại là dương.
Việc phát hiện và phân tích những điểm bất thường về lực hấp dẫn này cung cấp cho chúng ta dữ liệu quan trọng để khám phá cấu trúc ẩn giấu của Trái Đất. Nó không chỉ có thể xác định vị trí các mỏ khoáng sản và các nguồn tài nguyên ngầm khác mà còn khám phá những bí ẩn đáng kinh ngạc của thiên nhiên trong quá trình khám phá khoa học. Với sự tiến bộ của công nghệ phát hiện, liệu chúng ta có thể hiểu sâu hơn về bên trong Trái Đất và hình thành nên mô hình hoàn thiện hơn về Trái Đất trong tương lai không?
