Geoid

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Geoid là hình dạng bề mặt của đại dương giả định khi chỉ có ảnh hưởng của Tương tác hấp dẫn của Trái Đất và sự tự xoay, mà không có những ảnh hưởng khác như thủy triềugió.

Bản đồ mức nhấp nhô của Geoid tính ra mét (theo mô hình trọng trường EGM96) so với Ellipsoid quy chiếu WGS84.[1]

Tất cả các điểm trên Geoid có cùng thế năng hấp dẫn, tức là Geoid là một trong các mặt đẳng thế của Trọng trường Trái Đất, mà ở đại dương nó trùng với mực nước biển trung bình. Lực hấp dẫn tác dụng ở khắp mọi nơi vuông góc với Geoid, nghĩa là đường thẳng đứng thì vuông góc còn mực nước thì song song với mặt Geoid.[2]

1. Đại dương 2. Ellipsoid quy chiếu 3. Đường thẳng đứng địa phương 4. Lục địa 5. Geoid

Khác với thế năng hấp dẫn, trên geoid gia tốc trọng trường g thay đổi do gia tốc ly tâm thay đổi, dẫn đến gđịa cực là 9,83 giảm tới ở xích đạo là 9,78 m/s2.

Geoid là một mô hình vật lý của hình dạng Trái Đất, được Carl Friedrich Gauß phát triển vào năm 1828. Thuật ngữ "geoid" do Johann Benedict Listing đưa ra để mô tả nó như là một bề mặt đẳng thế năng hấp dẫn vào năm 1871.

Hình dạng Trái Đất[sửa | sửa mã nguồn]

Geoid là một trong các định nghĩa về hình dạng Trái Đất (Figure of the Earth) dựa trên trọng trường, liên quan đến cấp độ chính xác khi nêu về hình dạng nhằm phục vụ các nghiên cứu khoa học Trái Đất.

Như vậy các biểu diễn hình dạng đều đòi hỏi xác định chính xác về Geoid. Điểm kỳ dị nằm ở chỗ, phải làm trơn mặt đẳng thế để bỏ qua các tiểu tiết cục bộ do thạch quyển gây ra. Phương cách làm trơn khác nhau cho ra kết quả khác nhau, nên việc hiệu đính geoid và cả Ellipsoid quy chiếu diễn ra liên tục từ xưa đến mai sau.

Mô tả[sửa | sửa mã nguồn]

Bề mặt của Geoid không đều, cao hơn so với mặt Ellipsoid quy chiếu ở nơi có dị thường trọng lực dương (mật độ dư) và thấp hơn ở nơi có dị thường trọng lực âm (mật độ hụt).

Geoid mượt mà hơn hơn nhiều so với bề mặt vật lý (tức địa hình) của Trái Đất. Ví dụ trên đất liền bề mặt vật lý Trái Đất thay đổi từ 8.848 m ở Đỉnh Everest đến -429 m ở Biển Chết, còn biến thiên của Geoid khoảng từ -106 đến 85 m, thấp hơn so với mô hình ellipsoid toán học hoàn hảo có biến thiên là 200 m.

Lưu ý rằng nhiều máy định vị GPS thực hiện tính toán với Ellipsoid quy chiếu địa tâm, nên trong một hành trình dài trên tàu biển, với giả định không có thủy triềusóng, thì GPS cho ra độ cao khác nhau dù tàu vẫn trên mặt Geoid. Đó gọi là số liệu GPS thô. Để thu được độ cao geoidal, số liệu được hiệu đính bằng quan sát thủy triều để xác định mực nước biển trung bình (Mean sea level). Một số máy thu GPS hiện đại có mạng lưới giá trị Geoid cài sẵn (ví dụ từ EGM96), có thể tính ra độ cao geoidal.

Hình dung 3 chiều mức nhấp nhô của Geoid tính ra Gal

Nguyên nhân của sự bất thường Geoid[sửa | sửa mã nguồn]

Những biến đổi độ cao bề mặt Geoid có liên quan đến phân bố mật độ bất thường trong lòng đất. Đo đạc Geoid cho phép hiểu được cấu trúc bên trong của hành tinh này. Tính toán lý thuyết cho thấy rằng dấu hiệu ở Geoid của một lớp vỏ dày (ví dụ trong vành đai tạo núi do va chạm lục địa) là dương, còn nơi chờ đợi thạch quyển dày lên thì là âm.

Biến thiên theo thời gian[sửa | sửa mã nguồn]

Trái Đất luôn luôn vận động, kể cả trong lòng đất như đối lưu manti và ở thạch - thủy quyển. Nó dẫn đến phân bố lại mật độ đất đá trong các lớp và tương ứng là sự thay đổi của Trọng trường Trái Đất.

Các chương trình khảo sát vệ tinh gần đây, như GOCEGRACE, cho phép nghiên cứu của các tín hiệu Geoid biến thiên theo thời gian. Các sản phẩm đầu tiên dựa trên dữ liệu vệ tinh GOCE trở thành có sẵn trong tháng 6 năm 2010, và do Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space Agency, ESA) cung cấp dịch vụ trực tuyến quan sát Trái Đất.[3] Ngày 31 tháng 3 năm 2011, mô hình Geoid mới đã được công bố tại Hội thảo quốc tế lần thứ tư do GOCE tổ chức tại trường Đại học Kỹ thuật MünchenMunich, Đức.[4]

Nghiên cứu sử dụng các biến thiên thời gian Geoid từ dữ liệu GRACE đã cung cấp thông tin về lưu thông thủy văn toàn cầu[5], về sự cân bằng khối lượng của tảng băng (Ice sheets) [6], và sự phục hồi sau thời kỳ băng hà (Postglacial rebound). Từ việc đo hồi phục sau thời kỳ băng hà, dữ liệu GRACE có thể được sử dụng để suy ra độ nhớt của Lớp vỏ Manti của Trái Đất.[7]

Các thiên thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các khái niệm về Geoid được mở rộng tới các hành tinh khác, cũng như mặt trăng và các tiểu hành tinh (Asteroid).[8]

Đối tượng nghiên cứu[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “NGA: (U) WGS 84, N=M=180 Earth Gravitational Model (UNCLASSIFIED)”. nga.mil. 
  2. ^ Fowler C.M.R., 2005. The Solid Earth; An Introduction to Global Geophysics. United Kingdom: Cambridge University Press. p. 214. ISBN 9780521584098.
  3. ^ GOCE giving new insights into Earth’s gravity. European Space Agency. Truy cập 10 Mar 2015.
  4. ^ Earth's gravity revealed in unprecedented detail. European Space Agency. Truy cập 10 Mar 2015.
  5. ^ Schmidt R., Schwintzer P., Flechtner F. et al., 2006. GRACE observations of changes in continental water storage. Global and Planetary Change 50, p. 112. Truy cập 10 Mar 2015.
  6. ^ Ramillien G. et al., 2006. Interannual variations of the mass balance of the Antarctica and Greenland ice sheets from GRACE. Global and Planetary Change 53 (3), p 198.
  7. ^ Paulson A., Zhong S. J., Wahr J., 2007. Inference of mantle viscosity from GRACE and relative sea level data. Geophysical Journal International 171 (2), p. 497
  8. ^ Wieczorek M. A., 2007. Gravity and Topography of the Terrestrial Planets. Treatise on Geophysics. p. 165. doi:10.1016/B978-044452748-6.00156-5. ISBN 9780444527486.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]