ما هو الجيود؟ - جسدي - بدني - 2025

و الجيود أو الرقم من الأرض هو سطح النظري لكوكبنا، والتي يحددها المستوى المتوسط للمحيطات ومع شكل غير منتظم إلى حد ما. يتم تعريفه رياضيًا على أنه السطح المتساوي لإمكانات الجاذبية الفعالة للأرض ، عند مستوى سطح البحر.

نظرًا لأنه سطح وهمي (غير مادي) ، فإنه يعبر القارات والجبال ، كما لو كانت جميع المحيطات متصلة بقنوات مائية تمر عبر كتل اليابسة.

الشكل 1. الجيود. المصدر: ESA.

إن الأرض ليست كرة مثالية ، حيث أن الدوران حول محورها يحولها إلى نوع من الكرة مفلطحة بواسطة القطبين ، مع الوديان والجبال. هذا هو السبب في أن الشكل الكروي لا يزال غير دقيق.

يضيف هذا الدوران نفسه قوة طرد مركزي إلى قوة جاذبية الأرض ، والتي لا تشير قوتها الناتجة أو الفعالة إلى مركز الأرض ، ولكن لديها إمكانات جاذبية معينة مرتبطة بها.

يضاف إلى ذلك أن الحوادث الجغرافية تخلق عدم انتظام في الكثافة ، وبالتالي فإن قوة الجاذبية في بعض المناطق لم تعد مركزية بالتأكيد.

لذلك ابتكر العلماء ، بدءًا من CF Gauss ، الذي ابتكر الجيود الأصلي في عام 1828 ، نموذجًا هندسيًا ورياضيًا لتمثيل سطح الأرض بشكل أكثر دقة.

لهذا ، يُفترض وجود محيط في حالة سكون ، بدون مد أو تيارات محيطية وبكثافة ثابتة ، يكون ارتفاعها بمثابة مرجع. ثم يُنظر إلى سطح الأرض على أنه تموج بلطف ، حيث يرتفع حيث تكون الجاذبية المحلية أكبر ثم تغرق عندما تنخفض.

في ظل هذه الظروف ، دع تسارع الجاذبية الفعال دائمًا ما يكون عموديًا على السطح الذي تكون نقاطه في نفس الجهد والنتيجة هي الجيود ، وهو غير منتظم لأن تساوي الجهد ليس متماثلًا.

الأساس المادي للجيود

لتحديد شكل الجيود ، الذي تم تنقيحه بمرور الوقت ، أجرى العلماء العديد من القياسات ، مع مراعاة عاملين:

- الأول هو أن قيمة g ، مجال الجاذبية الأرضية المكافئ لتسارع الجاذبية ، تعتمد على خط العرض: فهو الحد الأقصى عند القطبين والحد الأدنى عند خط الاستواء.

- والثاني ، كما قلنا من قبل ، أن كثافة الأرض ليست متجانسة. هناك أماكن تزداد فيها لأن الصخور أكثر كثافة ، أو يوجد تراكم للصهارة أو وجود الكثير من الأرض على السطح ، مثل الجبل على سبيل المثال.

حيث تكون الكثافة أعلى ، يكون g. لاحظ أن g متجه وهذا هو سبب الإشارة إليه بالخط العريض.

إمكانات الجاذبية الأرضية

لتعريف الجيود ، هناك حاجة إلى الإمكانات الناتجة عن الجاذبية ، والتي يجب تعريف مجال الجاذبية على أنها قوة الجاذبية لكل وحدة كتلة.

إذا تم وضع كتلة اختبار m في الحقل المذكور ، فإن القوة التي تمارسها الأرض عليها هي وزنها P = mg ، وبالتالي فإن حجم المجال هو:

القوة / الكتلة = P / m = g

نحن نعلم بالفعل قيمته المتوسطة: 9.8 م / ث ² وإذا كانت الأرض كروية ، فسيتم توجيهها نحو مركزها. وبالمثل ، وفقًا لقانون الجذب العام لنيوتن:

P = جم M / ص ²

حيث M هي كتلة الأرض و G هو الثابت العالمي للجاذبية. ثم حجم مجال الجاذبية g هو:

ز = GM / ص ²

يشبه إلى حد كبير مجال إلكتروستاتيكي ، لذلك يمكن تحديد جهد الجاذبية الذي يماثل الكهرباء الساكنة:

V = -GM / ص

الثابت G هو الثابت العالمي للجاذبية. حسنًا ، الأسطح التي يكون فيها جهد الجاذبية دائمًا نفس القيمة تسمى الأسطح متساوية الجهد و g دائمًا متعامدة عليها ، كما قيل من قبل.

بالنسبة لهذه الفئة الخاصة من الإمكانات ، تكون الأسطح متساوية الجهد عبارة عن كرات متحدة المركز. الشغل المطلوب لتحريك كتلة عليهم هو صفر ، لأن القوة دائمًا متعامدة مع أي مسار على خط تساوي الجهد.

المكون الجانبي لتسارع الجاذبية

نظرًا لأن الأرض ليست كروية ، يجب أن يكون لتسارع الجاذبية مكون جانبي g _l بسبب تسارع الطرد المركزي ، الناجم عن الحركة الدورانية للكوكب حول محوره.

يوضح الشكل التالي هذا المكون باللون الأخضر ، وحجمه:

ز _ل = ² أ

الشكل 2. تسارع الجاذبية الفعال. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. HighTemplar / المجال العام.

في هذه المعادلة ω هي السرعة الزاوية لدوران الأرض وهي المسافة بين النقطة على الأرض ، عند خط عرض معين والمحور.

وباللون الأحمر هو المكون الناتج عن جاذبية الكواكب:

g _o = GM / r ²

نتيجة لذلك ، بإضافة g _o + g _{l بشكل} متجه ، يتم إنشاء التسارع الناتج g (باللون الأزرق) ، وهو التسارع الحقيقي لجاذبية الأرض (أو التسارع الفعال) والذي ، كما نرى ، لا يشير بالضبط إلى المركز.

علاوة على ذلك ، يعتمد المكون الجانبي على خط العرض: فهو صفر عند القطبين ، وبالتالي فإن مجال الجاذبية هو الحد الأقصى هناك. عند خط الاستواء ، فإنه يعارض الجاذبية ، مما يقلل من الجاذبية الفعالة ، والتي يظل حجمها:

g = GM / r ² - ω ² R

مع R = نصف القطر الاستوائي للأرض.

من المفهوم الآن أن الأسطح متساوية الجهد للأرض ليست كروية ، ولكنها تتخذ شكلاً بحيث يكون g دائمًا عموديًا عليها في جميع النقاط.

الاختلافات بين الجيود والإهليلجي

هذا هو العامل الثاني الذي يؤثر على تباين مجال جاذبية الأرض: الاختلافات المحلية في الجاذبية. هناك أماكن تزداد فيها الجاذبية بسبب وجود كتلة أكبر ، على سبيل المثال على التل في الشكل أ).

الشكل 3. مقارنة بين الجيود والقطع الناقص. المصدر: Lowrie، W.

أو أن هناك تراكم أو كتلة زائدة تحت السطح كما في ب). في كلتا الحالتين يوجد ارتفاع في الجيود لأنه كلما زادت الكتلة ، زادت شدة مجال الجاذبية.

من ناحية أخرى ، فوق المحيط ، تكون الكثافة أقل ونتيجة لذلك تغرق الجيود ، كما نرى على يسار الشكل أ) ، فوق المحيط.

من الشكل ب) يلاحظ أيضًا أن الجاذبية الموضعية ، المشار إليها بالسهام ، دائمًا ما تكون عمودية على سطح الجيود ، كما قلنا. هذا لا يحدث دائمًا مع الشكل الإهليلجي المرجعي.

تموجات الجيود

يشير الشكل أيضًا ، مع سهم ثنائي الاتجاه ، إلى الفرق في الارتفاع بين الجيود والقطع الناقص ، وهو ما يسمى التموج ويشار إليه على أنه N.

نادرا ما تتجاوز التموجات 200 متر. في الواقع ، تعتمد القيم على كيفية اختيار مستوى سطح البحر الذي يستخدم كمرجع ، حيث أن بعض البلدان تختار بشكل مختلف وفقًا لخصائصها الإقليمية.

مزايا تصوير الأرض على أنها جيود

- على الجيود ، تكون الإمكانات الفعالة ، نتيجة الإمكانات بسبب الجاذبية وإمكانات الطرد المركزي ، ثابتة.

- تعمل قوة الجاذبية دائمًا بشكل عمودي على الجيود ويكون الأفق دائمًا مماسيًا لها.

- يقدم الجيود مرجعًا لتطبيقات رسم الخرائط عالية الدقة.

- من خلال الجيود ، يمكن لعلماء الزلازل اكتشاف العمق الذي تحدث فيه الزلازل.

- يعتمد تحديد موقع GPS على الجيود لاستخدامه كمرجع.

- سطح المحيط أيضًا موازي للجيود.

- تشير ارتفاعات ونزول الجيود إلى تجاوزات أو عيوب في الكتلة ، وهي شذوذ جاذبية. عندما يتم اكتشاف شذوذ واعتمادًا على قيمته ، يمكن استنتاج البنية الجيولوجية للتربة التحتية ، على الأقل إلى أعماق معينة.

هذا هو أساس طرق قياس الجاذبية في الجيوفيزياء. يمكن أن يشير شذوذ الجاذبية إلى تراكمات بعض المعادن أو الهياكل المدفونة تحت الأرض أو حتى المساحات الفارغة. القباب الملحية في باطن الأرض ، والتي يمكن اكتشافها بطرق قياس الجاذبية ، تدل في بعض الحالات على وجود النفط.

المراجع

1. هذا. يورونيوز. قبضة الجاذبية على الأرض. تم الاسترجاع من: youtube.com.
2. الفرح. جيويد. تم الاسترجاع من: youtube.com.
3. Griem-Klee ، S. التنقيب عن التعدين: قياس الجاذبية. تم الاسترجاع من: geovirtual2.cl.
4. Lowrie، W. 2007. أساسيات الجيوفيزياء. الثاني. الإصدار. صحافة جامعة كامبرج.
5. NOAA. ما هو الجيود؟ تم الاسترجاع من: geodesy.noaa.gov.
6. شريف ، ر. 1990. الجيوفيزياء التطبيقية. الثاني. الإصدار. صحافة جامعة كامبرج.