автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Методы учета влияния геофизических факторов на вариации гравитационного роля Земли

Мастерство ocbíth i науки Украши Державний Ушверситет «Львтська пол1техшка»

На правах рукопису

Двулгг Петро Дмитрович

УДК 528.27:550.312

МЕТОДИ ВРАХУВАННЯ ВПЛИВУ ГЕОФ13ИЧНИХ ФАКТОР1В НА ВАР1АЦН ГРАВ1ТАЦ1ЙНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛ1

Спещальшсть 05.24.01 - геодез1я

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня доктора техгачних наук

Льв1в - 2000

Дисертащею е рукопис

Робота виконана в Державному ушверситеп "Льв1вська полЬехшка" М1н1стерства освгги i науки УкраТни

Офщшш опоненти:

• доктор ф1зико- математичних наук, академж HAH Укра'ши

Яцк1в Ярослав Степанович, директор ГоловноТ астроном1чно1 обсерваторп HAH Укра'ши, м. Кшв

• доктор ф!Зико- математичних наук, професор

Чорний Арнольд Володимирович, провщний науковий сшвробггник шституту геофЬики HAH Укра'ши ¡м. Субботша, м. Кшв

• доктор техшчних наук, професор

Суботш 1ван Сгорович, Кш'вський Нацюнальний ушверситет буд1вництва i архкектурн, кафедра ¡нженерно!' геодези, м. Кшв

Провщна установа:

1вано- Франювський державний техшчний ушверситет нафти i

газу, м. 1вано-Фрапктськ

Захист дисертацп вщбудеться 5 травня о 14 годиш на засщанш спещал1зовано'1 ради Д 35.052.13 при Державному ушверситет! "JlbßiBCbKa полггехшка" за адресою: 79013, м. JlbBÏB - 13, вул. С. Бандери 12, ауд. 518II навч. корпусу

3 дисертащею можна ознайомитись в науковш б1блютещ Державного университету "JlbBÎBCbKa полггехшка" за адресою 79013, м.Льв1в вул. Професорська, I

Автореферат розкланий ... 2000 р.

Вчений секретар спещатзованоГ вченоГ ради

Савчук С.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальшсть теми. Одшею i3 важливих проблем сучасно'1 rpaBiMeTpiV е вивчення неприпливних змш прискорення сили ваги. Ця проблема виникла вщносно недавно завдяки поступовому тдвйщенню tohhocti вим1рювань. Так, абсолюты! i вщносш втнрювання прискорення сили ваги можна в даний час виконувати з точшстю до одного - декшькох мжрогал. В 1975 рощ шд час робота XVI ГенеральноТ асамблеТ М1жнародного Геоф1зичного i Геодезичного союзу в Гренобл! ( Франщя ) ршенням виконкому МлжнародноТ асощаци геодезн була створена спещальна дослщницька група "Неприпливш змши прискорення сили ваги", яку очолив член -кореспондент АН СРСР Ю.Д.Буланже. Дещо рашше в 1974 рощ при М1жвщомчому геоф1зичному KOMiTeri АН СРСР була створена Ком'юя з проблеми неприпливних змш сили ваги. Завданням uie'i дослщницькоГ групи було вияснити причини, яю обумовлюють змши прискорення сили ваги, i оцшити величини можливих зм1н на ocuoBi експериментальних даних, враховуючй при цьому наукове значения uiei проблеми та п м1жнародний характер. Для виконання таких дослщжень передбачалось створення глобально! грав1метричноТ мереж i вищо1 точност1, яка б складалась ¡з 30-35 пушспв в районах найбшып стабшьних вщносно вертикальних pyxiB земноТ поверхн1 i розм1щених на вщдаги не бшыпе 100км вщ океашчних берепв. Про актуальшсть вивчення неприпливних змш прискорення сили ваги сшдчать багаточисельш публжацп, що з'явились пор1вняно недавно. В них автори приводять pi3Hi причини цих змш прискорення сили ваги глобального, регюнапьного i локального масштаб!в. Це перш за все неперюдичш коливання швидкосп обертання Земл1, землетруси, вулканизм, рух ;нтосферних плит, вшош рухи земноТ кори, змши ф1зичних властивостей 3e.\uii, а також вплив рюних метеоролопчних фактор ¡в тощо. Дисертациша робота присвячена методам врахування впливу геофЬичних фактор!в на Bapiaui'i дериват грав1тащйного поля Земль Серед них розглядаеться вплив атмосферних мае, наявшеть сшгового покриву, змши р1вшв грунтових вод, Л1систост1 та техногенних фактор1в на елементи гравггацшного поля Земл1 з метою тдвищення точносп грав1метричних повторних вим^ргавань. А'це е одшею ¡з актуальних проблем вивчення нестабЬтьпост! зовннинього грав1тащйного поля Земл1, що мае велике значения в галуз! геодинамики i геоф13Нки. Основним завданням геодинамки - визначення змш в 4aci положения точок земноТ поверхш та елементтв зовншнього гравпшцйного поля i вертикальних pyxiB земноТ кори. В геоф'пищ i'x використовують для вивчення тектотчних процеав, сейсм!чиих явищ, вулкашзму, ппотез BHyTpiuiHbo'i будови i моделей Земл1 тощо.

Мета 1 завдання роботи. Основною метою дисертацшноТ робота е теоретичш Д0сл1Дження, пов'язаш з впливом аномальних атмосферних, сшгових мае та змши р!вня грунтових вод 1 л1систост1 на деривата гравггацшного поля Землк прискорення сили ваш, деформацно р1внево'1 поверхш, висота кваз1гео'{да, складов! вщхилення прямовисних лшш, а також розробка р1зних метод!в врахування вказаних геоф!зичних чинниюв при штерпретацп неприпливних змш прискорення сили ваги та шших дериват гравпвщйного поля з плином часу.

Основт задач! дослцжень - теоретичне обгрунтування 1 розробка методт врахування геоф1зичних чинюшв на характеристики гравггацшного поля Земл1, а також тдрахунки можливих змш гравггацшного поля, використовуючи дан! гсоф1зичних пол1в I доведения наукових теоретичних розробок до Тх практичноТ реал1зацП'.

Наукова новизна. В дисертаци виконаш теоретичш та скспериментальш дослщження, наукове 1 практичне значения яких полягае в наступному:

1.Одержан! основы формули, що враховують вплив аномальних атмосферних, сшгових мае та змши р1вня грунтових вод I люистосп на прискорення сили ваги та п потеншал, складов! вщхилень прямовисних л1н1Й, деформащю р!внево1 поверхн! та друп шшдш потенщалу сили ваги. 2.Розроблен!! запропоноваш р1зш метода врахування впливу геоф1зичних фактор!в на деривата гравггацшного поля Земл! в залежносп в!д вюадно!' шформацн! рекомендацц щодо використання оптимального методу. Р1зш вар!анти штерполяцц параметр1в геоф1зичних пол!в, як1 розглянуп в дисертацп, можна використати при врахуванш Тх впливу на деривата гравггацшного поля в залежноеп вщ складност! геоф!зичного поля ! густота заданих пункт!в.

З.Запропонований новий алгоритм для визначення юльшсноТ оцшки впливу вказаних геоф!зичних чинниив на деривата гравггацшного поля Земл!.

4.Результати виконаних теоретичних ! експериментальних досл!джень впроваджеш в д!яльност1 р!зних наукових геодезичних ! геоф!зичних установ, що займаються вивченням нестабшыюст1 грав1татцйного поля Земл!. -

Практичне значения роботи полягае в наступному: - врахування при ф!зичнш !нтерпретац!'1 геодинам!чних процес!в впливу змшних атмосферних мае, сезонних зм1н елеменпв грав!тац!йного поля Зсмл1, обумовлених наявшетю сн!гового покриву ! впливом гщролопчного режиму. Досл!джен! ! встановлен! кшьмеш характеристики впливу цих геф!зичних читншв. Величини цих вплив!в можуть бути порядку десятюв м!крогал, декшькох сантиметр!в ! деюлькох тисячних долей секунда дуги.

- доказана необхщшсть врахування при дослщжепнях змш астрономшних широт i змвдснь зеншв обсерваторш коливань складових прямовисних лшш, обумовлених впливом атмосферних i пдролопчних npoueciß.

- результата, впливу геоф!зичних фактор1в на вщповщт деривата грав1тацшного поля Земл1 приводять до певноУ епохи для реального пункту ф5зичноУ поверхн1 Земл1.

OcHOBHi результата дисертащйноУ роботи знайшли практичне застосування при виконанн! високоточних грав1метричних poöiT на геодинам1чних no.iironax оргашзащями та установами MiHicrrepcTBa геолопУ колишнього СРСР, в Полтавсьщй грав1метричшй обсерватори ¡нституту гсоф1зики iM. C.I. Субботша HAH УкраТни i в наукових досл'щженнях Новосиб1рського ¡нституту геодезп, картографи i аерофотозйомки Pocii".

Апробашя роботи. Основш теоретичш i експериментальш результата приведение в дисертащУ досшджень допов1дались i обговорювались на:

1. 1Цор!чних наукових нарадах KoMicii з вивчення неприпливних змш прискорення сили ваги сскцй' геодези М1жв1домчого геоф1зичного комкету при Президо АН СРСР ( Москва, шститут фвики Земл1,1974 - 1990 р.).

2. М1жнародна 2 Орловська конференщя, Полтава, 1986 р.

3. ¡УПжнародний симпоз1ум КАПГ (Ком1С1я Академй' наук сощалютичних краУн з планетарноУ геоф13ики ) з вивчення сучасних pyxiß земноУ кори, Дагомис, 1988 р.

4. Всесоюзна науково-техшчна конференщя, Новосиб1рськ, 1989 р.

5. ¡УПжнародний науковий ceMinap з проблем астрометрй" i косм1чноУ геодинам1ки, КиУв, 1990 р.

6. М1жнародна 3 Орловська конференщя, Одеса, 1992 р.

7. Перша УкраУнеька наукова конференщя "Комплексш дослщження сучасноУ гсодиналпки земноУ кори ", Алушта, 1993р.

8. М1жнародний симпоз!ум 'Теодинамжа прських систем Свропи ", JlbBiB -Яремче, 1994 р.

9. М1жнародний науковий семшар "Геодинам1чш дослщження в прських районах", Польща, Вроцлав, 1994 р.

10. М*1жнародний науковий семшар "Застосування супутниковоУ тех тки в геодезй' i геодинамщГ', Польща, Грибов, 1995 р.

11. Симпоз1ум М1жнародного Союзу геодези i геофизики, XXI Генеральна асамблея, США, Болдер, 1995 р.

12. М1жнародна наукова конференщя "Обертання Земль Референцш системи в геодинамщ i сонячнш систем!", Польща, Варшава, 1995 р.

13. 1Уйжнародна наукова конференщя "Г1росторово-часов1 референцш системи, Франщя, Париж, 1996 р.

14. Наукова конференщя "Геошформацшний мошторшг навколишнього середовища", Алушта, 1996 р .

15. М1жнародна конференщя, XXII Генеральна асамблея Свропейського Геоф1зичного товариства, Австрия, Вщень, 1997 р.

16. М1жнародна конференщя, XXIII Генеральна асамблея Свропейського Геоф1зичного товариства, Франщя, Нще, 1998 р.

17. ГуПжнародний науковий семшар "Застосування косм1чно1 техшки в геодез1\'та геодинам^щ", Польща, Вроцлав, 1998 р.

18. Науково-техшчш конференщ1 Державного ушверситету "Льв1вська полггехшка" в 1970-1996 роках.

Особистий внесок автора в роботу. Автором самостшно виконаш теоретичш дослцркення впливу геоф1зичних фактор1в на деривати гравггацшного поля 1 розроблена р1зна методика IX врахування. У ствавторств1 виконаш деяш експериментальш доамдження дисертацшноТ робота. Автором виконаний анал1з результате дослщжень при штерпретацп високоточних повторних астрономо-геодезичних та гравшетричних вим1рювань.

Результата дослщжень опублжоващ в монографи 1 в 36 наукових працях, з яких особисто автором - 20 статей.

Структура 1 об'ем роботи. Дисертащйна робота складаеться ¡з вступу, п'яти роздшв основно1 частини, бисн0ВК1В та списку використаних джерел. Загалышй обсяг роботи 225 сторшок машинописного тексту, шюстраци складають 41 рисунок, 20 таблиць. Список використаних джерел включае 227 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ У встущ схарактеризована aктyaльнicть проблеми, що складае предмет наукового дослщження, сформульоваш мета та основш завдання дисертацшноТ роботи, описан! наукова новизна, практична цшшсть, реал1защя та впровадження, апробащя науковоУ розробки, структура 1 об'см роботи, згаданий особистий внесок автора, дана коротка аноташя дисертащ! по роздшах.

У першому роздЫ зроблено огляд сучасного стану вивчення впливу псрерозподшу аномальних атмосферних мае на вар1ацп прискорення сили ваги. В 1.1. отримаш формули для визначення потенщалу притягання аномальних атмосферних мае центрально!" зони 1 сферичжм трапеци. При вивод1 формул приймаеться, що аномальш атмосферш маси сконденсоваш на поверхню сфери середнього рад1уса Земл1 11=6371 км, 1 визначаються величиною аномального атмосферного тиску ДР

ДР=Р-Р0.

У випадку, коли густина атмосфери з висотою зм1нюеться за лшшним законом, то тод1 потенщал сили ваги за вплив центр альноТ зони 1 сферичноТ трапещТ можна визначити з точшетю до 1% за формулами:

/

У = 2фЭгй

1-1И

3 го;

10км < г0 < ЗЗОкл«

. у/2 .у/,

Ут = ЛфНО-2-2_

п

(1)

(2)

Тут у формулах (1) I (2) прийшгп позначення : / - грав1тацшна стала,

Ь - аномалышй атмосферний тиск, виражений в мм ртутного стовпчика,

Б - густина ргут1,

Н - висота атмосфери в км,

г0 - радоус центрально\" зони в км,

- сферична вщдаль, п - юлькють трапецш в сферичнш зон!.

Приймаючи лшшний закон для густини атмосфери в 1.2. отримаш формули для вертикально!' складовоТ притягання аномальних атмосферних мае за вплив центрально! зони 1 сферичноУ трапецп

8% =

= -2фО

А>=Д

2 Я 3 г.

, 70км ¿г0< ЗЗОтш

о у

2 Л

г„ > 330км

(3)

<%г =

2т0гО

2Я 3

1 1

70км < г0 < 330кл<

пЯ

г0 > 330км

Представимо густину аномальних атмосферних мае у вигляд!

(4)

Д<5 - 8^—, Р

(5)

де 8 - густина реальних атмосферних мае,

Р - реальний атмосферний тиск Тод1 формула для вертикально! складово'1 притягання аномальних атмосферних мае матиме вигляд

П

г

.2 ф030Н РЯ

АР

1 +

Ч2^о 2г0,

Я +

£

ч3£0 Зг050 у

Я +...

.Шдр

1+

1

Лг„

2£„ 2г"+4Л<?,

О У

1,3^0 3£0г0 6ЯЗа

Я + .,

Формула (6) отримана за даними багатолгешх середньом1Сячних значень густини сухого пов1тря на стандартных висотах вщ 1 до 24 км через 1 км в 264 вузлах регулярноГ картограф^чно'Г С1тки ГПвшчноУ гивкуль Густина реальних атмосферних мае 8 у формул! (5) априксимувалась полшомом вигляду

5= дй+Аг + Вгг+Сгг+... , (7)

де 50 - густина атмосферних мае в пункп спостереження, А,В,С - деяю стал! коефвденти для даного пункту: спостереження. Методом р1вном1рного наближення обчислеш значения величин 80, А,В,С для 14 пункпв земноТ поверхш ШвшчноТ твкулц в яких виконують високоточш втнрювання прискорення сили ваги. Попередш тдрахунки показали, що практично вплив притягання атмосферних аномальних мае на силу ваги, розрахованих за формулами (3), (4), (6) та шших автор1в буде однаковим. Отже, можна прийняти потенщал притягання аномальних мае атмосфери як потенщал простого сферичного неоднорщного шару з поверхневою густиною АР. В 1.3. отримана формула для горизонтально'1 складовоТ притягання аномальних атмосферних мае сферичноТ трапецп з врахуванням реально!' густини атмосфери

— = /(эт Аг -smAЛ\ntg — -\ntg— + cos—-''^A

_______ ______,„ „ .-соэ

(¡Б \ 4 4 2 2

250 330 450

(8)

Формулу (8) використовують для обчислень складових прямовисних лшш, обумовлених впливом аномальних атмосферних мае.

Перемщення мае атмосфери поблизу пункту спостережень приводить до вар1ащй град1атв прискорення сили ваги. 3 щею метою в 1.4. отримана формула для вертикального град1енту прискорення сили ваги, обумовлена впливом аномальних атмосферних мае.

dR2 R \R J P

1+ (А н + (в А ^

2S0 2/ь, 3S0 3г(А ,

H +

В

4roSo J

Я3+...

1

2J„

3&

4£„

Використовуючи середш значения коефщ1ент!в 50,А,В,С, а також, приймаючи г0= 100км, Р= 1013 мб, Н=10 км i R=6371km остаточно отримаемо

j2T/

-Ц- = 0,00255ДР-10-2£. (10)

dR2 , '

Отже, при сучасшй точносп вим1рювань других похщних потенщалу сили ваги 1-2 Е впливом атмосферних мае можна знехтувати.

Вплив атмосферних мае на динам¡ку рельефу поверх!» Св1тового океану розглянуто в 1.5. Атмосферш маси впливають на бшышеть процеав в океан!, яю приводять до змши його noBepxni. Пряма д\я атмосфери на поверхню океану викликана вггровими хвилями i баростатичними коливаннями. Bei ni коливання мають нерегулярний характер i вони icioTHo не впливають на великомасштабну циркуляцпо Св1тового океану. В свою чергу нерегулярш коливання рельефу морськоТ поверхн1 викликають нерегулярш Bapiaui'i грав1тацшного поля Землк В загальному випадку реакщя поверхн1 океану на зм1ну атмосферного тиску виражаеться сшввщношенням

ДЬ=КДР, (11)

де ДЬ - 3MiHa висоти морськоУ поверхн1, ДР - змша атмосферного тиску, К - барометричний фактор.

Оцшку Bapianift гравггацшного поля в точщ Р(Хр, Yp, Zp), обумовлену водними масами, як1 знаходяться М1Ж поверхнями Е0 в момент Т0 i Zh в момент Th, можна виконати за формулами

AW(P,Th) = f\-da, (12)

а

г'

,2

= (хм-хР)2+(¥„-гР)2+(гм-г,)2

(15)

Густина простого шару

(16)

визначаеться з умови

с1т=Ф ¿сг.

Туту формул! (16) г?- густина морсько'1 води.Отже, якщо вщома Д1гнам1ка морсько'1 поверх!«, то ведома також густина простого шару Ф 1 задача зводиться до обчислення ¡нтеграл1в (12), (13) 1 (14)

Вплив Нормально! атмосфери на прискорення сили ваги 1 висоту квазпеоТда в залежност! вщ висоти пункту, широти 1 сезону розглянуто в 1.6. Поправка за цей вплив у прискорення сили ваги для р1вня моря змшюеться в межах вщ 0.869 до 0.874 мГал, а поправка до висоти кваз1гео'ща вщповщно змшюеться у межах вщ 0 до 11мм.

У другому роздии на початку зроблено опис комплексу природних явищ, зв'язаних з ¡снуванням сшгового покриву на земшй поверхш. Це перш за все умови випадання 1 вщкладання твердих опад1в, виникнення, ¡снування I сходу сшгового покриву, а також даш про кшьюсть випадання \з атмосфери льоду 1 запаав сшгу на поверхш Земль Основними характеристиками сшгового покриву е його густина, висота! стшкють.

В 2.1. виведеш формули для визначення потенщалу 1 вертикально! складовоТ притягання сшгових мае та деформацп р!вневоТ поверхш. Маси сшгового покриву представлен! неоднорщним простим сферичним шаром на поверхш кул! середнього рад1уса Землк Нормальну пох!дну потенщалу простого сферичного шару визначають за формулою

г - вщдаль вщ дослщжуваши до бглсучоГ точки, и -напрям зовншньо1 нормал!, 8 - змшна поверхнева густина сшгових мае, ¿а- елемент поверхш сфери.

Поверхневу густину сшгових мае представимо у вигляд1

8 = цЬ, (18)

де

р. - об'емна густина сшгу, Ь - висота сшгового покриву. Одержат формули для врахування впливу сшгових мае центрально!" зони 1 сферичноТ трапецп на прнскорення сили ваги

= —= 2ф, (19)

ап

%т = -/¿(яп ^ " яп у " а,) (20)

Розглянуто також вплив сшгових мае на деформащю р!внсво1 поверхш в пункт! спостереження

(21)

У 2

е*-=—(22)

Тут у формулах (21)1 (22):

р0 -поверхнева густина сшгових мае центрально!" зони,

-сума поверхневих густин окремих трапецИ' сферично!" зони,

1-1

¡у0 -сферичний рад!ус центрально!" зони, п -к!льк!сть трапецш в сферичной зонь

Отже, за формулами (21) ! (22) можна пщрахувати деформашю р1вневоУ поверхн! в пункт спостереження, використовуючи значения поверхнево!" густини ц0 в доипджуваному пункт! та Тх середш значения для окремих трапецш кожно!" сферичноТ зони поверхн! Земль

В 2.2. отримаш формули для врахування впливу сконденсованих сн!гових мае на складов! вщхилення прямовисних лш'ш.

Як вщомо, центральна зона сшгових мае, в межах яко!" поверхнева густина е величиною сталою, не буде впливати на складов! вдаилення прямовисних л!н'ш. Вплив сшгових мае сферично"! трапеци, обмеженоТ двома малими колами рад!ус!в ¥1 ! ^ ! азимутами А! ! Аг на складов! в1дхилення прямовисних лшш можна врахувати за формулами.

<5?г =— -БШЛ^П/^^-Ь^^ + соб^-СОЗ-^ (23)

5г)Ч =—^о%Аг + (24)

У третьому роздЫ виконаш теоретичш дослщження, пов'язаш з врахуванням впливу р1вня грунтових вод, люистослч та фактор1в техногенного походження на деривата грав1тацшного поля Землк Одшею ¡з можливих причин неприпливних змш сили ваги на поверхш Земл1 можуть бути перюдичш I неперюдичш змши кшькост1 води в верхшх шарах лггосфери, як! насичуються водою або и тратять, що приводить до збшьшення або зменшення ц густини. На початку роздшу наводиться водний баланс I водш запаси пдросфери Земл1, де вказуеться юльюсть вс1х форм приходу 1 витрат води в лкосферь

В 3.1. розглянуп загальна характеристика, класифкащя пщземних вод та причини змш р1вня грунтових вод 1 IX вплив на прискорення сили ваги. Для цього необхщно знати, яку кшьюсть води можуть придбати або втратити п чи шип прсью породи. Найкращим показником цього с об'емш коефвденти водов1ддаЧ1 порщ Кв, як1 визначають ¡з стввщношення

Кв =^.100% (25)

де Ув - об'ем вод, яи в1Льно втчкають ¡з пор!д, V - об'ем гфських порщ. Об'емний коефвдент водовщдач! деякоТ породи виражають в долях одиниц11 вш чиеельно дор1внюс максимально можливш змии густини щеТ породи. Р1вень грунтових вод в будь-якш точщ земноТ поверхш змшюеться з часом. При понюкенш р1вня грунтових вод породи втрачають воду 1 густина Ух зменшуеться. При шдвищенш р1вня грунтових вод породи просочуються водою 1 густина IX збшыпуеться. Дослщження показали, що ¡снують багатолшп, р1чш (сезонш), добов11 ешзодичш змши р1вня грунтових вод. Спостеркаеться перюдичшсть в багатолггшх р1чних 1 добових змшах р!вня грунтових вод.

В 3.2. виконаш теоретичш доашдження впливу коливання р1втв грунтових вод на прискорення сили ваги, складов! в1дхилення прямовисних лшш 1 висоти кваз1гео1-да. Коливання ршня грунтових вод впливас на змшу прискорення сили ваги, яку можна ощнити за формулою запропонованою Б. В. Шхеревим

5g=27lfKвh,

де

Г-гравпацшна стала,

(26)

Кв-об'емний коефвдент водов1ддач1 прських порщ, h -багатолт1я або р1чна амгонтуда р1вня грунтових вод. Зм1ну висот квазтео'ща та складових вщхилень прямовисних .ninifi можна ошнити за формулами Стокса i Вешнга-Мейнеса

де

ASg -змша сили ваги, обумовлена змшою piBfM грунтових вод,

S(\ff) -функщя Стокса,

QCv) -функц1я Вешнга-Мейнеса,

у i А -полярш координата б1жучо1 точки.

Методом чисельного ¡нтегрування обчислюють величини 8г|, якщо для BcicY поверхн! Земл1 вщоме поле Bapiauifi сили ваги, обумовлене впливом пдролопчного фактора.

В 3.3. розглянуто можливий вплив сезонноУ змши маси лicy на деривата гравгащйного поля Земл1 в залежносп вщ деревночагарникових порщ, складу, В1ку, стану насаджень i внаслщок коливання kLilkocti води у деревах. Внаслщок коливання вм1сту води у Bcix частинах люових рослин змшюеться вага окремих особин i насаджень у щлому, з чим необхщно рахуватись при виконанш високоточних грав1метричних вимфювань. Одержан! вщповщш формули для врахування аномальних люових мае на Bapiaui'i прискорення сили ваги, висоти кваз!геоУда i складов! В1дхилень прямовисних лшш.

В 3.4. розглянуп фактори техногенного походження, яю впливають на характеристики гравггацшного поля Земли Значш перемщення земних i водних мае на поверхн1 Земл1 вадбуваються внаслщок штенсивноУ д1яльносп людини. Це перш за все пов'язано з розвитком електроенергетики, чорноТ та кольоровоУ металурпУ, хЬпчноУ i нафтох1м1чноУ, люовоУ та люообробноУ промисловость KpiM цього, бущвництво MicT i промислових oö'eKTiß, автомобшьних та зал1зничних дор1г, промислов1Сть буд1вельних MaTepianiB, буд1вельних конструкцш i деталей також ¡стотно впливають на перерозподш мае Землк ПерерозподЬ мае викликае змшу кривини ршневих поверхонь та напруженос™ грав1тащйного поля, а також зм1ну положения прямовисних лшш. TexHorenni змши гравкацшного поля Земл1 необхщно враховувати при обробщ повторних геодезичних втпрювань, точшеть яких оцшюсться

(29)

(27)

(28)

величиною 1-Ю"8 . Змши елеменпв локального гравггацшного поля вщбуваються внаслщок розробки родовищ корисних копалин вщкритим способом. Неприпливш змши сили ваги , обумовлеш техногенними факторами, мають локальний характер 1 за абсолютною величиною не перевищують (2-3 ) мГал. Вони в основному залежать вщ величини перемщення мае, змши густини земних порщ внаслщок змши р1вня грунтових вод.

У четвертому роздЫ, що складаеться з п'яти шдроздшв, представлен! результата виконаних експериментальних дослщжень. В цьому роздии детально описана методика врахування впливу геоф1зичпих фактор1в на р1зш елементи гравггацшного поля. Але методика врахування цих вил шив розглядаеться без використання спещальних плоских 1 сферичних палеток, карт висот та густини сшгу 1 синоптичних карт земноТ поверхш. Це дае можливкть уникнута певних труднонцв при використашй сучасних обчислювальних засоб1в. Отже, цифрова модель параметр1в геоф!зичних пол ¡в (вихщна шформацш) задаеться в довшьних дискретних пунктах земно! поверхш, в вузлах картограф1чно1 еггки або розкладу в ряд за сферичними функщями. Експериментальш дослщжсння виконан! за реальними вихщними даними геоф1зичних пол1в для пунюпв, дс виконують високоточш повтори! астрономо-геодезичн! та грав!метричн! вим!рювання. За результатами експериментальних досл!джень даються певн! рекомендацп при штерпретаци повторних високоточних спостережень.

В 4.1. розглянута методика врахування впливу геоф!зичних фактор1в на деривата грав1тацшного поля Земл! в залежност! в!д р'гзних вар!ант!в задания цифрово! модел! геоф1зичних пол1В. Врахування впливу геоф1зичних фактор!в на деривата гравггацшного поля Земл! виконано чисельним штегруванням, а це означае, що параметри геоф1зичного поля в1дом1 для дослщжуваного пункту 1 центр!в сферичних трапецш близьких та далеких зон. Для виршення ще! задач! спочатку розв'язують прям! геодезичш задач! на сфер! за вщомими координатами дослщжуваного пункту Р ! полярними координатами у ! а центра трапещй. Дал1 для дослщжуваного пункту ! центр!в трапещй з вщомими координатами визначають значения вщповщних величин параметр!в геоф1зичних пол!в. А це задача штерполяци, тобто знаходження пром1жних значень параметр!в геоф1зичного поля за вим1ряними !х значениями в спостережуваних пунктах. Для того, щоб передбачити параметри геоф!зичного поля в дослщжуваному пункт!, використана головна шформащя про них для близько розм1щсних пункт1в.

В дисертацшнш робот! розгляьуи три вар1анти штерполяцн. В першому вар1ант! розглядаеться щтерполящя всередин! трикутника,

яйцо вщо\п параметри в його вершинах.Тода параметр геоф^зичного поля в довшьнш точщ Р трикутника можна визначати за формулою штерполяцп (х2 ~ Х)(У, -У2)-(У2~ У)(хз ~ *2 )

(х2 - -^.ХУз ~УгУ ~(Уг ~ У\)(*э -Хг)

(*3 ~УгУ ~(Уг -уХх, -

(*з - -*2)0>1 -УгУ "(Уз -У2)(х\ -х3)

- ~Уг)~ ЛУГ -У\х2-

+

+ (30)

+ -

- *з )Су2 - У\) - О1 - Уз )(х2 - х,) де

> У\»хг' У г > хг > У1 ' координата вершин трикутника, г,, г2, - задаш в вершинах трикутника параметри геоф!зичного поля, х,у,г - координата 1 прогнозований параметр геоф1зичного поля дослщжуваного пункту.

В другому вар!ант! розглядаеться метод штерполящУ, коли використовують шформацио про параметри геоф!зичного поля вс1х сусщшх пункпв навколо дослщжуваного. Тод1 прогнозоване в досшджуваному пункт! Р значения параметра Тр геофшчного поля можна визначити за формулою

Р\ о Рг о Р1 с Р» г 7 __ _¿2__3_¿я /"> 1 Л

— + — + ■—+...+ —

Тут у формул! (31) Б1, 8г, Бз, ..., Бп - в!ддаш в км м1ж заданим 1 дослщжуваним пунктами, Zpl,Zp2,Zpз,...Zpn - задаш значения параметра геоф1зичного поля. Але розглянуп методи лшшноУ ¡нтерполящТ можна використовувати лише при спокшному ( не складному ) в геофгзичному вшюшенш поля, а також, коли геофпичне зшмання виконано з достатньою густотою пункпв.

Трет1м вар1антом штерполювання ( прогнозування ), який розглянуто в дисертацшшй робот!, е метод штерполяцп з м!н!мальною дисперс!ею. Цей метод запропонував австр!йський вчений Г.Морщ (1967), в якому використовуеться шформащя про статистичний розклад параметр1в геоф!зичних пол!в або Тх ковар!ацшних функцш. Остаточне значения !нтерпольованого параметра геоф!зичного поля ! його дисперс!ю визначають за формулами

^Р=Цср1С%, (32)

1=1

т2 = сРР-±±сР1ср^ (33)

м У«1

+

Цей метод штерполяцп е узагальненням того, що обчислен! значения параметр1в в вихщних пунктах сшвпадають ¿з вим!ряними, \ його називають статистичною або квадратичною колокащею. Вш е ефективним при локальних досл!дженнях, коли кшыисть вим1ряних параметр1в геоф1зичного поля невелика. Можна використати 1 шип методи штерполяцп для виршення ще! задач!. Використання того чи ¡ншого методу штерполяцц залежить тшьки вад складност! геоф^зичного поля 1 густота заданих пункпв з вщомими параметрами. В шдроздш 4.2. детально описана методика врахування аномальних атмосферних мае на силу ваги, и потенщал I складов! вдаилень прямовисних лшш, а також на друп похдон потенциалу сили ваги 1 динам1ку рельефу поверхш Свкового океану. Показано, що цей вплив можна врахувати в припущены!, коли атмосферт маси представлеш простим неоднорщним сферичним шаром, поверхнева густина якого е аномальний атмосферний тиск. Враховуючи прийняту методику обчислень, постало питания про степшь впливу центрально'1, близькоТ! далеких зон на в!дпов!дн! елементи грав!тацшного поля Земл». Для досл!дження цього питания було вибрано 144 пункта земноТ кул!, розм!щених через 20° по широт! та довпт. Враховувався вплив центрально! (Т0=0°54'), близько! (^^Ю0) 1 далеких (10°<Т<180°) зон аномальних атмосферних мае на деформащю р!внево! поверхн! ! прискорення сили ваги. За результатами обчислень виконана оцшка впливу кожно! !з зон. Анал1з цих обчислень показав, що вплив атмосфери центрально! зони на деформацно гео'/да в бшьшост! випадк!в складае (15) 10'2 см, тод! як атмосферш маси близько! ! далеких зон зокрема мають однаковий вплив на деформацно р!внево! поверхн! ! можуть досягати величини порядку 2 см. Розглядаючи степ!нь впливу атмосферних мае на силу ваги, приходимо до висновку, що самий найбшьший вплив мають атмосферн! маси центрально! зони (100-150)'10"4мГал, а впливом атмосферних мае близьких 1 далеких зон можна знехтувати. Отже, при врахуванш аномальних атмосферних мае на прискорення сили ваги достатньо обмежитись лише впливом центрально! зони.

Враховуючи це, нами виконаш обчислення грав!метрично! поправки за вплив розподшу аномального атмосферного тиску ДР для чотирьох локальних райошв колишнього СРСР: Прибалтика, УкраТна, Кавказ ! П!вшчно-сх!дна частина €вропейсько! територ!! СРСР. Для кожного району ми вибрали по три пункта з ввдалями 200-500 км з врахуванням геодинам!чних пол!гон!в для вивчення вар!ац!й сили ваги ! вертикальних рух1в земно! кори. Для вказаних пунгав були вибран! два екстремалышх значения атмосферного тиску за кожний мюяць року, приведених на р!вень моря.

На рис.1.(а,б,в,г) зображен! вщповщ!» графки зм1н за цший рк.

Рис. l.a Графши min Sg на пунктах paüonie Украти (У - Ужгород, JI-JIbeie, К-Kufe),

dg, мгал

/ЕШШ7ШШШШ1ЛМ

Рис. 1.6 Графти шт 6g на пунктах paüonie Прибалтики (Т- Taiuiiu, П - Пярну, Р - Рига),

дл.мгал

Рис. 1.в ГрафЫи змт ¿% на пунктах райошв Швшчно - аадноХ частини райошв СРСР (К- Кострома, В - Вологда, Г - Горький),

Рис. 1.г Графтг змш на пунктах райошв Кавказу (П - Пятигорськ, Г-Грозний, -Тб'шШ),

1-максимальне значения атмосферного тиску,

2-мнимальне значения атмосферного тиску

Р1зниця величин A8g = Sgmax - 8gm;n змшюеться в1д нуля (район Прибалтики i Швшчно-схщна частина СвропейськоТ територп СРСР) до 0,03 мГал (ripcbKi райони УкраТни i Кавказу). А це означае, що при виконанш повторних спостережень сили ваги в прських районах вщ одного вихщного пункту на невеликих пол1гонах необхщно враховувати зм1ну атмосферного тиску. При роботах в píbhhhhhx районах на невеликих пол1гонах (до 200 км.) врахуванням впливу змш атмосферного тиску на силу ваги можна знехтувати.

Нами виконаш експериментальш досл1дження впливу 3míh атмосферних мае на силу ваги для пункпв Домбайського геодинам1чного пол^ону, яю розташоваш на територй' Кавказу. 3 щею метою використаш результата спостережень атмосферного тиску в пунктах Домбайського пол1гону за 1973 i 1974 роки. Враховуючи, що при виконанш грав^метричних визначень на плопн приймають один Í3 пункпв за вих1дний, нами обчислеш р1знищ Bapianiñ сили ваги, обумовлеш впливом атмосфери, м1ж кожним пунктом i вих1дним. В табл. 1 приведен! p¡3hhuí Bapiauiñ сили ваги для 1973 i 1974 роив.

P¡3HHiy Bapiauiñ сили ваги для 1973 i 1974 poKÍB. _ _____Таблиця 1

Номери Назва пункту pí3hhu¡ Рпниш

Пунктв Bapiauiñ Bapiauiñ

за 1973 piK, за 1974 р.,

мГал мГал

1 Пятигорськ 0,0 0,0000

2 Отрадное -0,0065 0,0040

3 Карачаевськ -0,0055 0,0010

4 Смотровая площадка -0,0060 0,0075

5 Армавф -0,0120

6 Мшеральш Води -0,0055 0,0040

7 Нальчик -0,0125

8 Тереза -0,0010 0,0090

9 Ставрополь -0,0005 0,0030

10 Орджошюдзе -0,0110 0,0070

11 Домбай -0,0120 0,0115

12 Сухум! 0,0120

Ц1 р1зниц1 вар1ац1й сили ваги приведен! в табл. 1 можуть досягати величин 0,01-0,02 мГал. Для бшьш точного врахування впливу атмосферних мае на силу ваги необхщно знати розподш атмосферного тиску в облает! рад!усом 1000 км навколо грав1метричного пункту. Атмосферн! маси впливають на силу ваги як внаслщок зм1ни притягання

атмосферою, так \ внаслщок деформащТ Земл1 при змшах в атмосфер!. Кр1м цього, вплив атмосфери може проявяятись на корпус та чутливу систему грав!метра тобто так званий шструментальний атмосферний вплив. 3 шею метою ми визначили барометричний коефвдент фав!метра вв -11, з допомогою якого викоиувались спостереження припливних змш сили ваги в Полтав! в 1980-1981 роках. Результати обчислень барометричного коефицента приведен! в табл. 2.

Обчислення барометричного коефвдента гравиметра __Таблиця 2

№ ДР, к,

п/п Дата мбар мкГал. мкГал

мбар

1 2 з. 4 5

1 17.10-19.10.1980 15 30 2.00

2 28.10-30.10.1980 23- 35 1.52

3 30.10- 3.11.1980 30 66 2.20

4 11.11-12.11.1980 26 76 2.92

5 20.11-22.11.1980 18 24 1.33

6 1.12- 5.12.1980 26 59 2.27

7 10.12-13.12.1980 15 38 2.53

8 19.12-22.12.1980 14 31 2.21

9 30.12- 8.01.1981 39 71 1.82

10 13.01-16.01.1981 30 44 1.47

11 27.01-29.01.1981 23 33 1.43

12 3.02- 4.02.1981 18 24 1.33

13 9.02-11.02.1981 19 25 1.32

14 5.03-8:03.1981 27 50 1.85

15 9.03- 12.03.1981 24 58 2.42

16 21.03-23.03.1981 16 40 2.50

17 28.03-31.03.1981 33 58 1.76

18 16.04-18.04.1981 19 37 1.95

19 6.05-10.05.1981 15 30 2.00

20 14.09-17.09.1981 19 28 1.47

Анал!з виконаних експериментальних досл!джень показав, що: 1) барометричний коефвдент визначаеться з достатньою високим

ступенем над!йност!; 2) !нструментальний вклад в значения сили ваги, обумовлений змшою атмосферного тиску, складае 75% вщ загального;

3) для вивчення припливних I неприпливних вар1ашй сили ваги, яю виконують стащонарними грав!метрами типу 08-11, необхщно враховувати стан атмосферних мае.

Використовуючи методику врахування атмосферних мае на силу ваги, були виконаш обчислення цього впливу для 15 пунктов, р1вно\прно розмщених на територ1х ЗахщноТ Украши. Для цього були використаш середньор1чш дат про змши атмосферного тиску в 1966 - 1970 роках. За результатами обчислень побудована схематична карта вар1ацш сили ваги, яка представлена на рис 2. Як видно з побудовано'1 карта, цей ефект може досягати величини 0.02 мГал в район! сходного схилу Складчастих систем Карпат.

Рис. 2. Змта гравтащйного поля територп Зазадног Украти, обумовлена перемгщенням атмосферних мае (¡золти наведет через 0,002 мГал).

Нами виконана оцшка вар1ацш грав1тацшного поля, обумовлена впливом атмосферних мае на динамку рельефу поверхш Свггового океану. Значения аномального потенц!алу ДW 1 вектора аномалш сили ваги Дg ощнювалиеь за формулами (12), (13) 1 (14). Результата цих оцшок приведет в табл. 3.

Вар1ацп аномального ДW потенщалу 1 вектора сили ваги ^

Таблиця 3

П у нкти

Характе- Охотськ Петропавловськ- Хабаровськ Владивосток

ристики Камчатський

28.01 01.01 28.01 01.01 28.01 01.01 28.01 01.01

Д\\7у, мм 0.3 0.9 0.2 1.3 0.6 1.1 0.8 1.3

|Дё|, 10'8мс"2 4.2 5.6 4.3 5.2 2.7 4.3 9.5 10.5

Дё;(,10-8мс2 -3.3 -4.5 1.2 -3.5 -1.9 -3.3 -6.0 -7.3

ДвУ,10"8мс2 1.2 0.7 4.1 0.3 0.2 -1.1 2.2 1.0

Д&,10"8мс2 -2.2 -3.2 -0.4 -3.8 -1.9 -2,5 -7.0 -7.4

Ц1 просторов! 1 часов! вар^ацп потенщалу i сили ваги, обумовлеш баростатичними змшами морсько!" поверхи знаходяться в межах точпосп сучасних вшшрювань 1 для бшьш детальних дослщжень необхщно збшьшити густоту пунктов 1 зменшити штервал часу м1ж оцшками в кожному пункт!.

В 4.3. детально описана методика врахування сезонних вар1ацш гравЬащйного поля Земл1, обумовлених впливом сшгових мае. Нами виконаш обчислення впливу притягання сшгового покриву на прискорення сили ваги для пункт!в Льодово, Новосиб1рськ, Потсдам ! Севр, в яких виконують систематичш повтори! абсолютш визначення прискорення сили ваги. При обчисленнях ми обмежились впливом мае сшгового покриву облает! 0°< у<40°, тому що з в!ддаленням в!д досл!джуваного пункту вплив притягання падае. Результата обчислень виконаш для трьох випадгав: початку зими (грудень), к!нця зими (березень), та максимально можливоГ висоти сшгового покриву ! зведен! в табл. 4.

Кр!м цього, виконаш обчислення деформащ1 р1внев01 поверхш для 60 точок Квшчно! швкул!, результата яких зведен! в табл. 5.

Вплив притягання сшгових мае на прискорення сили ваги

_ ____Таблиця 4

Пункт 5g,мкГал

Грудень Березень шах

ц=0,2 Ц=0,3 Ц=0,2 ц=0,з Ц=0,2 ^=0,3

г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 г/см3

Льодово 1.3 1.9 2.0 3.0 7.9 11.9

Новосиб1рськ 2.2 3.3 3.3 4.9 7.2 10.8

Потсдам - - - - 0.7 1.0

Севр - - - - 0.4 0.6

Величини деформащй р1вневоТ поверхт для тонок ГОвшчноТ швкул1 (см)

Таблиця 5

Щ 0и 30й 60° 90и 120" 150° 180° 210" 240" 270° 300" 330°

(/ 0,61 0,31 0,54 0,59 0,49 0,55 0,55 0,49 0,52 0,64 0,68 0,57

20 0,76 0,63 0,57 0,61 0,66 0,83 0,71 0,68 0,99 0,83 1,09 0,76

40 0,79 0,83 1,03 1,21 1,11 0,99 1,05 0,94 1,40 1,33 1,28 0,94

60 1,28 1,72 2,07 2,35 1,94 1,58 1,32 1,33 2,25 2,11 2,03 0,92

80 1,16 1,44 1,41 1,35 1,36 1,38 1,28 1,61 1,84 2,04 1,67 1,40

За результатами обчислень з метою врахування впливу сшгових мае на абсолютш визначення сили ваги в пунктах Льодово i Новосиб1рськ та деформащй р!вневоТ поверхш для 60 точок ШвшчноТ niBKyjii видно, що цей вплив на силу ваги може перебшьшувати в 5-10 раз!в похибки сучасних вгонрювань балктичними грав1метрами, а змвдення piBiieBoi поверхн1 може досягати декшька сантиметр1в.

Нами виконаний ан&шз даних про сшговий покрив в 22 пунктах навколо Полтави рад1усом до 200 км з 1963 по 1987 роки. Були вцнбраш 47 дат за 6 зим, коли висота cniry була бшыиою 30 см в будь-якому пункт! Виконаш експериментальш дослщження показали, що наявшеть сн1гового покриву з висотою бшыпе 30 см i рад1усом 100 км навколо Полтави приводять до збшьшення величини сили ваги до 7 мкГал i зменшенню висоти кваз1гео1да до 12 мм. Нер)вн0м1рний розподш сшгових мае викликае зм1ну складових вщхилень прямовисних лппй до 0,001". Це означае, що з сезонним впливом сшгових мае необх1дно рахуватись при ¡терпретаци повторних абсолютних високоточних визначеннях сили ваги, при аналш повторних швел1рних po6iT, при дослщженн1 сезонних змш KyriB м1ж прямовисними л1н1ями астроном1чних ¡нструмешчв обсерватор1Й.

Пщрозд1л 4.4. м1стить експерименталын дослщження Bapianifi грав1тащйного поля Земл1, обумовлетп впливом зм1н р1вня грунтових вод на Bapiauii сили ваги, на Bapiauii складових вщхилень прямовисних л'тш i

на змши висот кваз!гео!'да в Полтав^ де виконують високоточш грав1метричш спостереження, астроном1чш визначення часу I широти, нахипом1рн! робота. Для дього проанал1зоваш даш про змши р'тш грунтових вод 51 свердловин, розмщених на територп Полтавсько!', ХармвськоТ 1 СумськоТ областей. За середньомкячаими значениями р!вня грунтових вод в квтп ! жовтш визначались його змши в кожнш свердловиш. П!сля того обчислювались вар1ацп сили ваги для кожно! свердловини за формулою (26). Дал! за даними змши гравггацшного поля побудоваш карта ¡золшш вар1ацш сили ваги, обумовлених впливом коливання р1вня грунтових вод. Використовуючи палетку Сремесва, за формулами Вешнга-Мейнеса 1 Стокса для Полтави обчислеш впливи змши р1вня грунтових вод на вар!ацп складових % ! Г| вщхилень прямовисних лшш, а також на змши висоти кваз1гео1да Результата обчислень показан! на рис. 3 ( а, б, в ).

¿д,40'° и/с

*40 *

О Г

-40 [

1.« +0 0040

137е «7в те то 1яы 49вг тз -/явь 49вз -нов чявт

те V977 4970 4979 4960 4984 493! 4963 493Ь 4985 4966 4987

Рис.З Вплив змш р1вня грунтових вод на характеристики гравшацшпого поля в Полтави

а) вплив коливання р1вня грунтових вод на вар!аци сили ваги 8g в Полтав1 з квггня 1954 по жовтень 1987 року (враховувалась центральна зона рад1усом г0=5км);

б) коливання ршня грунтових вод на змшу складових вцрсилень прямовисних лшш в Полтав1 з жовтня 1974 по жовтень 1987 року (враховувалась близька зона рад1усом г = 100 км);

в) вплив коливання р1вня грунтових вод на змигу висоти кваз!гео'ща в Полтав1 з жовтня 1974 по жовтень 1987 року (враховувалась близька зона рад1усом г=100 км).

1з приведених графшв змш видно, що нав1ть невелик! змши ртня грунтових вод (порядку 2 м) ютотно впливають на досл!джуваш характеристики грав1тащйного поля в Полтавь Так, змши сили ваги досягають 30 10"8 м/с2, вар1ащ1 складових £ 1 г) в1дхилень прямовисних лшш приблизно дор1внюе 0,001", а змши висоти квазщеоУда можуть досягати 2 мм.

3 гщролопчних ефекпв на геодинам^чш визначення в Полтав! впливають також змши р!вшв р. Ворскли, Кременчуцького ! Дншродзержинського водосховищ. Перепади р1вня р. Ворскли порядку 1 м в рад1уа 100 км навколо Полтави спричиняють коливання сили ваги з амшптудою менше 110"8 м/с2, змши висоти квазщео'Уда до 12 мм та змши складовоТ В1дхилення прямовиснш лит г| в першому вертикал! досягають 0,001". Коливання р!вня Кременчуцького водосховища близько 5м викликають коливання сили ваги з амшптудою менше 110'8 м/с2, змшу висоти кваз!геоУда до 52 мм, зм!ну складових в!дхилення прямовисних лшш, яка не перевищуе 0,003 '. Вар!ащУ р!вня Дн!продзержинського водосховища до 5м призводить в!дпов!дно до коливань сили ваги з амшптудою менше Г10" м/с2, змши висот квазщеоУда до 20мм ! зм!ну коливань прямовисних л!нш не бшыие 0,002//. Отже, для досл!джень зм!ни локального гравтацшного поля з часом в Полтав! поряд з повторними вим!рюваннями сили ваги, повторним твелюванням, астроном!чними визначеннями широти ! нахилом!рними роботами, необхщно сл!дкувати за зм!нами р!вня грунтових вод ! зм!ною р!вн!в р1чок та водосховищ. Для повного врахування впливу гщролопчних ефект!в на характеристики гравтцшного поля необх!дно збшынити рад!ус облает! ! густоту пункт ¡в навколо досл!джуваного району.

Нами одержана кшьгасна характеристика можливого впливу коливань р1вня грунтових вод на змши складових в!дхилень прямовисних л!н!й. Для виконання таких дослщжень були використаш прогнозован! р1ви1 грунтових вод територп УкраУни за перюд з 1981 по 1986 р.р. 3 ц!ею метою були падбраш пункта трьох локальних д!лянок, для яких спочатку визначались коливання р!вня грунтових вод, а пот!м пщраховували можлив! зм!ни сили ваги, використовуючи значения величини об'емного

коефодента водовщцачь За даними змши грав^ацшного поля побудоваш карта ¡золшш змши сили ваги вщповщних дшянок. 3 допомогою палетки Сремеева 1 за формулами Веншга - Мейнеса для трьох пункте вщповщних локальних дшянок обчислено вплив коливання р1вня грунтових вод на зм1ни складових вщхилення прямовисних лшш в межах рад1уса г = 100 км. В табл. 6 приведен! амгштуди коливань прогнозованих р!вшв, змши сили ваги 1 можлив! змши складових вщхилень прямовисних лшш.

Таблиця 6.

№ nyHKTiB Ампл!туда коливань, Ь,м Зм!на сили ваги, Sg, мкГал Змша складових в!дхилень прямовисних лшш

(110-у И, (МО"3)"

1 -0.8-5-2.0 -14 + 42 -2.62 0.14

2 -0.9+ 1.0 -15+18 1.14 -0.26

3 -2.0 + 2.4 -35 + 43 -3.92 0.07

Як видно i3 табл.6, що нав1ть невелик! коливання р!вня грунтових вод (Ь=2м) можуть викликати змпгу складових вщхилень прямовисних л!н!й до декшькох одиниць тисячних долей секунди дуги. Якщо провести так! дослщження для р1зних пункт!в, в яких виконують систематичн! астроном!чш спостереження, то можна частково поясните причину систематично!' змши довжин дуг м1ж зештами астроном!чних обсерваторш. Так, за перюди спостережень (1964-1967 p.p.) i (1964-1971 p.p.) змши довжин дуг \пж зештами обсерваторш Свропи i Азн i обсерватор!ею М!жнародноУ служби широти Юкайя (США) в!дпов1дно склали (0,021-0,077)"! (0,082-0,150)/7.

Нами виконаш також обчислення, пов'язан! з врахуванням впливу змш р1вня грунтових вод на деривата грав!тац!йного поля п'яти пункт!в колишнього СРСР: Москви, Риги, Новосиб!рська, 1ркутська i Казан!. Вихщними даними були результата спостережень за р!внями грунтових вод для територи колишнього СРСР, в яких приведен! абсолюты вщмкки, л^олопчний склад i середшй р!вень грунтових вод. Обчислення виконан! для ттая i вересня кожного року за перюд з 1960 по 1988 роки. Такий виб!р обумовлений там, що весною р!вень грунтових вод вищий н!ж восени.

Враховувався вплив центрально!' i близько!' зон навколо

дослщжуваних пункт!в зм!ни р1вня грунтових вод. Зм!на висот кваз!гео!'да i складових вщхилень прямовисних лшш, обумовлених вар!ац!ями piBHiB грунтових вод, були обчислеш з використанням карт 3Miira грав!тац!йного поля ! палетки Сремеева. На рис.4 приведен! змши 8g сили ваги для Новосиб!рська i Москви за вказаний пер!од часу. В!дпов!дн! зм!ни 5Е,

складовси вщхилення виска в площиш мерид!ана для вказаних пунктов приведен! на рис. 5.

Рис.4 Змти силы ваги (а - для Москви, б - для Новоеиб1рська)

Рис. 5. Змша З^вгдхилень прямовисних лиий, обумовлених вар1ац1ями р'тш грунтових вод (а — для Москви, б~ для Новосибгрська).

Амгштуди зм!н величин для ¡нших пунк-пв в!дповщно склали : Казань - 6310'8 м/с5 1ркутськ - 46'10'8 м/с2 Рига - 1410"8 м/с2 1з обчислень видно, шо змши величин 6§ 1 5 с, за вказаний перюд часу можуть досягати (50-60) 10"8 м/с21 (10-30)10"4 секунд дуги.

Тут не приводяться величини змш висоти квазкеоУда, тому що ми не врахували далеку зону(недостатня шформащя про змши р1вня грунтових вод), вплив якоУ може бути значно бшьшим, шж вплив центрально'1 1 близьких зон. Можна тшьки прогнозувати, що вплив пдролопчного фактора на висоти квазшеоУда складуть декшька мшметр!в.

Для врахування сезонноУ змши мае люу на деривати гравпацшного поля Земл1 взята територ1я рад1усом 30 км навколо Львова, на як!й виростають л1си площею 678.2 км2. Середнш склад насаджень: сосна -40%, дуб - 20%, береза - 10% 1 вшьха - 10%. Середнш вж - 54 роки I вщносна повнота - 0,74.Люи приурочен! до 13 титв лку, як1 свосрщно впливають на густоту деревосташв, вертикальну 1 горизонтальну структуру насаджень, розм1ри крон, кшыисну ! яюсну характеристику нижшх рослинних ярус1в, волопсть деревини. У цшому зимова маса люу у ЗО-юлометровш зош перевищус лтпо на 4337227 тонн без урахування збшьшення вологост1 деревини корешв 1 грунту та сшгового покриву. А це приводить до змши прискорення сили ваги до 0,3 мкГал 1 деформащУ р1внево1 поверхш 0,03 мм, що вщповщае р1чнш змш! маси лшу. При штерпретащУ повторних багатолшпх грав^метричних спостережень необхщно врахувати сезонний характер лкистост!, систематичний вплив якого може бути бшьшим, шж сучасна точшеть втпрювань.

Питанию впливу перерозподшу мае в надрах Земл1 на вар!ацп гравпацшного поля присвячений пщроздш 4.5. В зв'язку з штенсивним використанням природних рссурав вщбуваеться перерозподш земних мае, що викликае зм!ну дериват грав!тащйного поля Земль Так, дан! повторного швелювання використовують для вивчення сучасних вертикальних рух!в земноУ кори, як! е наслщком процес!в, що вщбуваються в надрах Земл!. В роботах багатьох досл!дтшв показано що половина величини швидкостей сучасних вертикальних рух!в земноУ кори може створювати ефект змши нахилу р!вневих поверхонь з часом, що фшсуеться при швелюванш, ! с причиною зм!н сили ваги. На територш ЗахщноУ УкраУни були виконан! обчислення вар!ацш сили ваги для двох профшв за змшами перевищень ! вщповщно нахилами р!вневоУ поверхн!.

Рис. б Можливг зм'ти прискорення сили ваги, обумовлет перерозподшом мае в надрах Зелт (I'золит наведет через 0,002 мГал)

При обчисленнях використовувались карта сучасних вертикалышх рух1в земно!" кори Карпат за перюд з 1924 - 1937 роюв по 1961 - 1972 роки. Одержан! результати представлен! на рис. 6 у вигляд! полппй однакових вар!ащй сили ваги. Максимальш значения вар!ацш 0,018 мГал спостер!гаються в район! м. Ужгорода, а мпммалын - 0,002 мГал поблизу м. Чершвцк Очевидно, що нав1ть в експериментальних випадках розглянутий ефект не переб!льшуе 0,02 мГал. При ¡нтерпретаци повторних швел1рних та грав!метричних робге необх!дно також врахувати техногенн! процеси. Так, деформащя р!внев01 поверхн!, обумовлена понижениям р!вня води озера Севан за останн! десятшиття на 18 м складае 4 мм у в!дм!тках репер!в. При анал!з! результате повторного н!велювання I швидкостей сучасних рух1в земно'! кори так! величини сл!д враховувати.

У п'ятому роздЫ , що складаеться з чотирьох П1др0зд1л1в, представлен! результати спостережуваних глобальних, репональних ! локальних вар!ащй прискорення сили ваги за даними сучасних повторних абсолютних ! в!дносних вим!рювань. Наведен! величини змши абсолютних

значень прискорення сили ваги в р!зних репонах Земль Даш цих досшджень шдтверджують тений корелящйний зв'язок вар1ац1Й прискорення сили ваги з атмосферними 1 гщролопчними процесами, вулкашчною та сейсм1чною д!яльшстю, експлуаташею родовиш корисних копалин, I в першу чергу нафти 1 газу, геотермальних шшв, вертикальних рух!в земноТ кори та ¡нших геодинам1чних явищ.

Робота закшчуеться висновками. У кшщ наведений список використаних впчизняних I зарубгжних л!тературних джерел.

ОСНОВН1РЕЗУЛЬТАТИIВИСНОВКИ

В дисертащйнш робот виконаш теоретичш 1 експерименталып дослщження, пов'язаш !з врахуванням впливу р1зних геоф!зичних фактор1в на деривата грав1тащйного поля Зешн. Розроблеш р1з111 методи \'х врахування в залежност в1д вихщно!' шформацп. Виконано необхщний обсяг експериментальних дослщжень з метою врахування впливу аномальних атмосферних мае, перерозподшу мае в надрах Зешп, наявност! сшгового покриву та люистост, фактор1В техногенного походження та змш р!вня грунтових вод на прискорення сили ваги, деформащю р!внево1 поверхш, складов! вщхилень прямовисних лпйй, висоти кваз1гео1да та друп похшш потенщалу сили ваги. На основ! виконаних теоретичних ! експерементальних дослщжень зроблен! висновки ! рекомендац!!', основн! результати яких можна сформулювати наступним чином:

1. Врахування впливу змш геоф!зичних фактор!в на дериваги гравггацшного поля Земл1 стало конче потр1бним в останн! десятир!ччя в зв'язку з сутгевим шдвищенням точност визначень величин парамстр1в гравкащйного поля Земл1. Про актуальность таких робгг св!дчить значний р!ст кшькост публ!кацш результат!в дослщжень по цш проблем!.

2. ГОдраховаш на основ! одержаних в дисертащ!" формул величини впливу змпших атмосферних мае досягають таких значень:

а) на визначен! !з спостережень значения прискорення сили ваги вплив аномальних атмосферних мае складае перш! сот! дол! мшгала, а и напрям -тисячш дол! секунди дуги, на деформащю р!внево!' поверхн! 2-3 см;

б) найбшьший вплив (85%) на прискорення сили ваги складають аномальн! маси атмосфери центрально!" зони. Атмосферш маси близькоТ! далеких зон приблизно мають однаковий вплив на деформащю р!вневоТ поверхн!, а на вдаилення складових прямовисних л!н!й - близью зони аномальних атмосферних мае;

в) при обробщ грав!метричних спостережень атмосферний тиск необхщно приводити до р!вня 1013 мб для того, щоб можна було б пор!внювати значения прискорення сили ваги в р1зш епохи. При роботах в'1Д одного вих!дного пункту на невеликих пол!гонах, яы розм!щен! в

р1внинних районах, не мае потреби враховувати змши атмосферного тиску;

г) при сучасшй точносп вим1рювань других похщних потенщалу сили ваги (1 - 2) Е впливом змшних мае атмосфери можна знехтувати;

д) вплив змши атмосферних мае на чутливу систему гравиметра складае 75% вщ загального.

е) вар1аци прискорення сили ваги 1 деформащУ р1внево1 поверхш, обумовлеш баростатичними змшами морськоТ поверхш, складають ещповщно 5-10 \пкрогал 1 декшька мшметр!в.

3. Отримаш формули для врахування сезонного впливу сшгових мае на прискорення сили ваги, деформащю р!вневоТ поверхш, складових вщхилень прямовисних лшш I аномалий висот, як! можуть сягати таких величин:

а) вплив притягання мае сшгового покриву на прискорення сили ваги може перевищувати в 5- 10 раз!в похибки сучасних абсолютних вимфювань балютичними грав1метрами;

б) деформащя р!впевсн поверхш, обумовлена впливом сшгових мае може досягати декшькох сантиметр1в;

в) наявшеть оптового покриву висотою бшьше 30 см з рад1усом 100км навколо гсодинам1чного пункту Полтава приводить до збьтынення прискорення сили ваги до 7 мкГал, зменшенню висоти кваз1геоТда до 12мм 1 змши складових вщхилень прямовисних лшш до 0.001".

4. Отримаш формули 1 розроблена детальна методика для врахування впливу пдролопчного фактора (змш р1вня грунтових вод) I л!систост1 на прискорення сили ваги, висоту кваз1гео1да та складов! вщхилень прямовисних лшш:

а) сезонш змши р1вня грунтових вод менше 2 метр1в за даними пдролопчного режиму рад1усом 100 км навколо Полтави породжують коливання прискорення сили ваги з амшптудою до 30 ■ 10"8м/с2, змши висоти кваз1гео!да до 2мм 1 вар1ащй складових вщхилень прямовисних л!н1Й 0.001"; б) при обчисленш висог квазшеоУда необхщно мати дан! про пдролопчний режим ваеУ поверхш Земл1, а для обчислення складових вщхилень прямовисних лппй достатньо обмежитись впливом центрально!' \ близьких зон;

в) сезонний характер лкистост1 необхщно враховувати при ¡нтерпретацп повторних абсолютних багатолтпх спостережень прискореиня сили ваги, систематичний вплив якоУ може перевищувати сучасну точшеть вим1рювань.

5. Розглянуто можливий вплив перерозподщу мае в верхшх шарах земноУ кори ! фактор1в техногенного походження на деривати гравпацшного поля Землк

а) показано, що максимальш змши сили ваги за один рж, обумовлсш перерозподшом мае верхшх шар1в земно'1 кори, не перевищуе перил сот1 дол1 мГал;

б) неприпливш змши сили ваги техногенного походження мають локальний характер [ за абсолютною величиною не перевищують (2 - 3) мГал;

6. При штерпретацп повторних абсолютних визначеннях прискорення сили ваги необхщно враховувати впливи геоф!зичних факторов.

7. При анал1з1 повторних геодезичних робп- (швелювання) необхщно' враховувати змшу грав1тацшного поля Земл1, обумовлену геоф1зичними факторами.

8. При дослщженш змш астроном1'чних широт 1 змщень зентв обсерваторш необхщно враховувати вплив розглянутих геоф!зичних фактор!в.

Перел1к основних праць за результатами дисертацшноУ роботи

Монограф1я

1. Двулп: П.Д. Грав1метр1я: Пщручник, - Львш: ЛАГТ, 1998.- 196 с.

C rarri в паукових виданнях

2. Бакушевич В.Б., Двулит П.Д. О влиянии изменения уровня грунтовых вод на некоторые характеристики гравитационного поля в Полтаве // Кинематика и физика небесных тел, Киев, 1989, с.13-15.

3. Вовк И.Г., Двулит П.Д., Суздалев A.C. Оценки вариаций гравитационного поля Земли, обусловленные баростатическими изменениями рельефа морской поверхности, // Геодезия, картография и аэрофотосъемка, Львов, 1992, вып.54, с.7-11.

4. Гудз И.Н., Двулит П.Д. О влиянии атмосферы на силу тяжести и его потенциал в точках физической поверхности Земли // "Геодезия, картография и аэрофотосъемка", Львов, 1972, вып.16, с. 35-38

5. Двулит П.Д. Об определении потенциала и вертикальной составляющей притяжения аномальных атмосферных масс // Повторные гравиметрические наблюдения, М, 1988, с.87-91.

6. Двулит П.Д. Влияние неприливных изменений гравитационного ноля Земли на результаты высокоточных геодезических измерений // Состояние и перспективы инженерно-геодезических и инженерно-фотограмметрических работ М.- 1990,с.30-34.

7.Двулит П.Д., Корсунь A.A., О влиянии непостоянства уровней грунтовых вод на дериваты гравитационного поля Земли // Проблемы астрометрии и космической геодинамики, Наукова думка, Киев, 1991, с.128-132.

8. Двулит П.Д. О влиянии атмосферы при повторных наблюдениях силы тяжести на Домбайском полигоне // Геодезия, картография и аэрофотосъемка, Львов, вып. 26, 1977, с. 24-26.

9. Двулит П.Д. О влиянии снежных масс на отклонение отвесных линий// Геодезия, картография и аэрофотосъемка, Львов, вып.51,1989,с.24-26.

10. Двулит П.Д., Гудз И. Н., Павлив П.В, Толубяк О.Е., О влиянии изменений уровней грунтовых вод на временные вариации силы тяжести // Геодезия, картография и аэрофотосъемка, Львов, вып.43, 1986, с.18-20.

11. Двулит П.Д., Евсеева Э.М., О некоторых причинах изменений силы тяжести во времени на территории Западной Украины // Повторные гравиметрические наблюдения, М, 1980, с. 34-41.

12. Двулит П.Д., Павлив П.В., О комплексном изучении вертикальных движений земной коры и изменений гравитационного поля Земли // Геодезия, картография и аэрофотосъемка, Львов, вып. 53,1992, с. 8-12.

13. Двулит П.Д., Павлык В.Г., О зависимости дрейфа гравиметра от распределения атмосферных масс // Повторные гравиметрические наблюдения, М, 1986, с. 71-75.

14. Двулит П.Д. , Павлык В.Г. Сравнение результатов прогнозирования аномалий силы тяжести методом коллокации и линейным интерполированием // Геодезия,картография и аэрофотосъемка, Львов, вып. 42,1985, с. 27-29.

15. Двулит П.Д., Файтельсон А.Ш., Учет влияния атмосферы при изучении вековых изменений силы тяжести // Прикладная геофизика, вып. 83, М, Недра, 1976, с. 182-184.

16. Двулит П.Д. , Йосипчук Н.Д. Прогнозирование вертикальных смещений инженерных сооружений методами равномерной аппроксимации // "Геодезия , картография и аэрофотосъемка", Львов,1987, вып.45, с.17-19.

17. Марыч М.И. , Гудз И.Н. , Двулит П.Д. Опыт вычисления уклонений отвеса на моделях Земли // Геодезия ,картография и аэрофотосъемка, Львов, вып. 18,1973, с.20-33.

18. Dvoulit Petro, Influence saisonnière des regions boisees sur les dérivants du champ de gravitation de la Terre // Journees 1996, Paris, 105-107.

19. Dvulit P., On the effects of atmospheric processes and underground water level oscillations on the Earth gravity field characteristics // Badania geodynamiczne na obszarach gorskich, Wroclaw, 1994,10-11.

20. Dvulit P., O stanie aktualnym badan nieplywowych zmian sily ciezkosci // Zastosowanie technik kosmicznych w geodezj I geodynamice,Wroclaw,1998,cl9.

21. Dvulit Petro, Nontidal gravity changes caused by geodynamic processes // Journees 1995, Warsaw, 171.

22. Dwulit Petro, Wplyw czynnikow atmosferycznych I gidrologicznych na deformacje geoidy // Zastosowanie technik satelitamych w geodezyi I geodynamice, Grubow, 1995.

Прац1 в зб1рниках наукових доповдан, конгрест i конференцш

23. Бакушевич В.Б., Двулгг П.Д. Вплив пдролопчних ефектт на геодинам^чш визначення в Полгав i // 48 Науково- практична конфереггшя Полтавського техшчного ушверситсту, Полтава, 1996, с. 40-41.

24. Двулит П.Д. Об учете переменных аномальных мае атмосферы при высокоточных измерениях силы тяжести // Труды II Орловской конференции, К., 1988, с. 88-89.

25. Двулит П.Д., Скуин Б.Л., Сезонные деформации уровенной поверхности, обусловленные снежным покровом И Симпозиум КАПГ, Тезисы докладов, Воронеж, 1988, с. 95-96.

26. Двулгг П.Д., Використання розкладу за сферичними функщями поля атмосферного тиску при вивченш неприпливних Bapiauift гравЬацшного поля Земш // Комплексш дослщження сучасноТ геодинам1ки земноТ кори, Льв1в, 1993, с.22-23.

27. Двушт П.Д. Методика врахування впливу гщролопчного фактора на характеристики гравггащйного поля Земш // Труды III Орловской конференции, К., 1994, с.113-115.

28. Двушт П.Д. Методика врахування впливу сшгових мае на абсолютш вимфювання прискорення сили ваги // Геодинам ¡ка прських систем Свропи, Тези доповщей, Льв1в, 1994, с. 12-13.

29. Двулит П.Д. Про вплив змшних атмосферних мае на друп похщш потенщала сили ваги // Геодинамка, прських систем Свропи, Тези доповщей, Льв1в, 1994, с. 50-51.

30. Двул1Т П.Д. Про вплив коливання piBiw грунтових вод на 3MiHH складових вщхилення прямовисних лш1й // Геодинам1ка прських систем Свропи, Тези доповщей, Льв1в, 1994, с. 51-52.

31. Двушт П:Д. Про врахування з.чпни потенщала сили тяжшня та його похщних, обумовлених атмосферними процесами // Труды III Орловской конференции, К., 1994, с. 109-113.

32. Двулп П.Д., Зеленський М.Н., Про сезонний вплив люистосп на елементи гравгацшного поля Земл1 // Гео1нформащйний MOHiTOpiHr навколишнього середовшца, Алушта, 1996, с. 25-26.

33. Dvulit P.D. ,The modern state of the study of the gravity non-tidal changes // Annales Geophysical, Par I Society Symposia,Solid Earth Geophysics Geodesy .Supplement I to Volume 16 C234

34. Dvulit P.D., Taking into consideration geophysical factors while interpreting variations of the Earth field gravitation// Annales Geophysicae parti, Societ Symposia. Solid Earth Geophysics Natural Hazards,Supplement I to Volume

35. Dvulit P.D., The non-tidal changes of gravity and theirs tie with geodynamics processes // General Assembly IUGG [USA.Boulder.yuli 2-14.1995 ].

36. Bakushevich V.B.and Dvulit P.D., The influence of snow cover and underground water level variations on the determinations of the Earth rotation in Poltava// Journees 1995, Warsaw, 172.

Аноташя

Двулгт П. Д. Методи врахування впливу геоф1зичних фактор1в на варшци гравгтацшного поля Земл1 - Рукопис.

Дисерташя на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук за спещальшстю 05.24.01 - геодсз1я. - Дсржавний ушверситет " Льв1вська полггехшка ", Льв1в , 2000.

Дисертащю прнсвячено питаниям врахування впливу геоф!зичних фактор1В на вар1ацп гравпацшного поля Землк Серед них розглянуто вплив аномальних атмосферних мае, наявноеп мае сшгового покриву, змш р1вня грунтових вод, л1Систост1 1 фактор1в техногенного походження, а також перерозподьчу мае в надрах Земль Розроблена теория 1 отримаш основш формули для врахування вказаних геоф1зичних чинниюв на прискорення сили ваги, деформацию р1внево"1 поверхш, друп похщш потенщалу сили ваги I складов! вщхилень прямовисних лшш. Запропоноваш р!зн! методи врахування цього впливу, якщо цифрова модель параметр!в геоф13ичних пол ¡в задаеться у довшьних дискретних пунктах земноТ поверхш, у вузлах картограф!чно1 еггки або шляхом розкладу в ряд за сферичними функщями. Показано, що при ¡нтерпретащ1 повторних абсолютних вим(рювань прискорення сили ваги, при анал!з1 новторних швел!рних роб1т 1 при дослщженш змш астроном1чних широт 1 змшкнь зентв обсерваторш необхщно враховувати вплив геоф1зичних факторт. Основш результата теоретичних 1 експерименталышх дослщжень знайшли впровадження в геоф1зичних та геодезичних установах, що займаються вивченням нестабшьност1 гравгащйного поля Земль

Ключов1 слова: атмосферш маеи, сшговий покрив, р!вень грунтових вод, л1снс*псть, потенщал сили ваги, прискорення сили ваги, р1внева поверхня, вщхилення прямовисних лшш, ¡нтерполювання, апроксимащя.

Аннотация

Двулнт П.Д, Методы учета влияния геофизических факторов на вариации гравитационного роля Земли,- Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.24.01 - геодезия. Государственный университет "Льв1-вська пол1техшка", Львов, 2000.

Диссертационная работа посвящена вопросам учета влияния геофизических факторов на вариации дериват гравитационного поля Земли. Среди них рассмотрено влияние аномальных атмосферных масс, наличие масс снежного покрова, изменения уровня грунтовых вод, лесистости и факторов техногенного происхождения, а также перераспределения масс в недрах Земли. Разработана теория и получены основные формулы для учета указанных геофизических факторов на

ускорение силы тяжести, деформацию уровенной поверхности, вторые производные потенциала силы тяжести и составляющие уклонений отвесных линий. Предложены различные методы учета этого влияния, когда цифровая модель параметров геофизических полей задается в произвольных дискретных пунктах земной поверхности, в узлах картографической сетки или путем разложения в ряд за сферическими функциями. Указанные методы учета этих влияний рассматриваются без использования специальных плоских и сферических палеток, карт высот и плотностей снега и синоптических карт. Учет влияния геофизических факторов на вариации дериват гравитационного поля Земли выполнен чисельным интегрированием с использованием различных методов интерполирования (прогнозирования) параметров геофизического поля. Разработан алгоритм вычислений для учета этих влияний. Выполнены вычисления для учета влияния переменных атмосферных масс на силу тяжести и ее потенциал для различных регионов ( Украина, Прибалтика, Россия, Кавказ ) и выполнена оценка влияния центральной, близких и далеких зон, а также для отдельных пунктов, в которых ведутся систематические гравиметрические наблюдения. Кроме этого, подсчитаны возможные пространственные и временные вариации потенциала и силы тяжести, обусловленные баростатическими изменениями морской поверхности. Сезонные вариации силы тяжести, обусловленные влиянием масс снежного покрова, подсчитаны для пунктов Полтава, Ледово, Новосибирск, Потсдам и Севр, а величины деформаций уровенной поверхности для 60 точек Северного полушария. Выполнены также вычисления, связанные с учетом влияния изменений уровня грунтовых вод на дериваты гравитационного поля для Полтавы, Москвы, Риги, Новосибирска, Иркутска и Казани. Учет сезонных изменений масс леса на ускорение силы тяжести и деформацию уровенной поверхности выполнен для территории радиусом 30 км вокруг Львова. Подсчитаны возможные вариации дериват гравитационного поля, обусловленные влиянием перераспределения масс в недрах Земли ( для пунктов территории Западной Украины ) и факторов техногенного происхождения. Показано, что при интерпретации повторных абсолютных измерений ускорения силы тяжести, при анализе повторных нивелирных работ, а также при исследовании изменений астрономических широт и смещений зенитов обсерваторий следует учитывать влияние геофизических факторов. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли внедрение в геофизических и геодезических учреждениях, которые занимаются изучением нестабильности гравитацинного поля Земли. Ключевые слова: атмосф.ерные массы, снежный покров, уровень грунтовых вод, лесистость, потенциал силы тяжести, ускорение силы

тяжести, уровенная поверхность, уклонение отвесных линий, вариации гравитационного поля, интерполяция, аппроксимация.

Dvulit P. D. Methods of accounting the geophysical factors influences on Earths gravitational field variations.

Thesis for Doctor of Science Degree in Technology. 05. 24. 01 - geodesy. State University " Lviv Polytechnic ", Lviv, 2000.

The dissertation is devoted to the problems of accounting the geophysikal factors influences on variations, of the Earths gravitational field. Influences are considered caused by anomalous atmospheric masses, snow cover masses, variations of underground waters level, wooded, redistribution of masses in Earths interior, technogeneous factors. The theory is developed and basic formulae are derived for accounting these geophysical causes in gravity, level surface deformations, second order derivatives of gravity potential and plumb line deflections. Various methods are proposed for the cases when a digital model for geophysical fields parameters is known at arbitrary cuscrete points on the Earths surface, ata cartographic grid or by a spherical harmonic exspansion. It was shown that influences of geophysical factors must be accounted for interpretations of repeated absolute gravity measurements, for analyses of repeated levellings and for evaluations of changes in astronomical latitudes and zenith at observatories. Main results of the theoretical and experimental studies were used in a number of geophysical and geodetic institutions which deal with study of the Earths gravity field instability.

Keywords: atmospheric masses, snow cover, underground waters level, wooded, gravity potential, gravity acceleration, level surface, plumb line deflections. Interpolation, approximation

Annotaion