Блог

Jul 24, 2023

Гравитация различается по всему миру. Вот где это меняется больше всего

Как гласит история, математик сэр Исаак Ньютон сидел в саду после ужина и увидел, как с дерева упало яблоко. Он задавался вопросом, почему яблоки всегда падают прямо на землю, а не

Как гласит история, математик сэр Исаак Ньютон сидел в саду после ужина и увидел, как с дерева упало яблоко. Он задавался вопросом, почему яблоки всегда падают прямо на землю, а не вбок или даже вверх. Позже он разработал закон всемирного тяготения.

Но гравитация — эта невидимая сила, которая притягивает объекты к центру Земли — не одинакова по всей планете, как показывают данные.

Ньютон обнаружил, что гравитация частично зависит от массы; объекты с большей массой испытывают более сильное гравитационное притяжение. На Земле это обычно означает, что сила гравитационного притяжения объекта может быть сильнее или слабее в разных местах, в зависимости от внутренней структуры и топографии Земли. Места с большей массой, например горы, обладают более сильными гравитационными силами. Места с меньшей массой подземной среды, такие как долины и глубокие океанские впадины, имеют более слабые гравитационные силы.

«Масса создает гравитацию», — сказал Джон Райс, старший научный сотрудник Техасского университета в Остине. «Если вы видите изменение гравитации, вы видите изменение массы».

Вы также можете думать об изменениях гравитации с точки зрения ускорения. В среднем ускорение объекта, падающего на Землю под действием силы тяжести, составляет около 9,8 метров в секунду в квадрате. Но в местах с большей или меньшей гравитацией это ускорение может быть немного другим.

Райс сказал, что люди не способны заметить эти очень незначительные отклонения, но передовые научные инструменты могут измерить небольшие отклонения. Он и его коллеги работают со спутниковой миссией НАСА, известной как Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), которая предоставляет глобальные снимки гравитационного поля Земли. Ученые могут использовать эту информацию для отслеживания массовых изменений в полярных льдах и водоемах и помочь понять, как процессы под поверхностью Земли влияют на процессы над землей.

Крупнейшие гравитационные аномалии возникают в результате тектонических движений плит, когда большие плиты рушатся или отрываются друг от друга. Изменения содержания воды на Земле, такие как засуха или продолжительные дожди, также могут вызывать изменения в гравитационном притяжении, хотя и в меньшей степени.

«Большая проблема заключается в том, чтобы попытаться понять, как взаимодействуют океаны, атмосфера и суши», — сказал Байрон Тэпли, геофизик из Техасского университета в Остине. «Они все связаны вместе, по существу, в системе Земли и пытаются понять эти взаимодействия, как то, что происходит с одним, влияет на другого».

Здесь гравитация больше всего варьируется по всей Земле.

Мы часто рисуем Землю в виде гладкой сферы, но наша планета комковатая и неровная, имеет неправильную форму, называемую геоидом. Используя спутниковые данные, ученые могут изучать аномалии гравитации на Земле, сравнивая разницу между реальным гравитационным притяжением на этой планете и гипотетической однородно гладкой Землей.

Некоторые из самых сильных гравитационных сил на Земле расположены в Тихом океане недалеко от Австралии и Индонезии из-за тектонических движений плит.

Фактически, тектонические движения плит являются движущей силой почти всех особенностей, которые мы видим на поверхности Земли, от гор до впадин. Эти движения плит вызваны конвекцией в нашей мантии, которая переносит тепло из глубин Земли на поверхность.

«Трение земной коры, когда мантия проходит через нее, либо сближает [плиты], либо раздвигает их», — сказал Райс, изучающий форму, вращение и гравитацию Земли с использованием спутниковых данных GRACE. Карты гравитации позволяют ученым расшифровать эти движения под нашей корой.

В этом регионе Райс объяснил, что аномалия произошла из-за столкновения двух плит, когда океанская кора оказалась поддвинутой под континентальную плиту. Океанская кора, объяснил он, старше и плотнее и опускается под более легкую континентальную плиту, образуя желоб. Впадины вдоль Тихоокеанской плиты появляются вдоль Алеутских островов, Японии и Тонги, где данные показывают более слабые гравитационные силы.

По его словам, когда океанская кора погружается под воду, она «выпотевает» воду, и давление увеличивается, что заставляет магму подниматься вверх и заставляет кору подниматься и образовывать вулканы. Рост массы увеличил силу гравитации вдоль вулканической цепи. Другие вулканические цепи, например, вокруг Гавайских островов, также демонстрируют более сильную гравитацию.