जियोइड क्या है? - शारीरिक - 2025

जिओएड या पृथ्वी का आंकड़ा हमारे ग्रह के सैद्धांतिक सतह, महासागरों के औसत स्तर से और एक काफी अनियमित आकार के साथ निर्धारित किया है। गणितीय रूप से इसे समुद्र के स्तर पर पृथ्वी की प्रभावी गुरुत्वाकर्षण क्षमता के उपसंहारक सतह के रूप में परिभाषित किया गया है।

जैसा कि यह एक काल्पनिक (गैर-भौतिक) सतह है, यह महाद्वीपों और पहाड़ों को पार करता है, जैसे कि सभी महासागर पानी के चैनलों द्वारा जुड़े हुए थे जो भूमि द्रव्यमान से गुजरते हैं।

चित्र 1. जियोइड। स्रोत: ईएसए

पृथ्वी एक सही गोला नहीं है, क्योंकि इसकी धुरी के चारों ओर घूमने से यह एक प्रकार की गेंद में बदल जाती है, जिसे घाटियों और पहाड़ों के साथ ध्रुवों द्वारा चपटा किया जाता है। यही कारण है कि गोलाकार आकृति अभी भी गलत है।

यह एक ही घूर्णन पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल में एक केन्द्रापसारक बल जोड़ता है, जिसका परिणाम या प्रभावी बल पृथ्वी के केंद्र को इंगित नहीं करता है, लेकिन इसके साथ एक निश्चित गुरुत्वाकर्षण क्षमता है।

इसके साथ, भौगोलिक दुर्घटनाएं घनत्व में अनियमितता पैदा करती हैं, और इसलिए कुछ क्षेत्रों में आकर्षण बल निश्चित रूप से केंद्रीय होना बंद हो जाता है।

इसलिए वैज्ञानिकों ने, सीएफ गॉस के साथ शुरुआत की, जिन्होंने 1828 में मूल जियोइड को तैयार किया, पृथ्वी की सतह का अधिक सटीक रूप से प्रतिनिधित्व करने के लिए एक ज्यामितीय और गणितीय मॉडल बनाया।

इसके लिए, एक महासागर आराम पर, ज्वार या समुद्र की धाराओं के बिना और निरंतर घनत्व के साथ ग्रहण किया जाता है, जिसकी ऊंचाई एक संदर्भ के रूप में कार्य करती है। पृथ्वी की सतह को तब धीरे से लहराने के लिए माना जाता है, जहां स्थानीय गुरुत्वाकर्षण सबसे बड़ा होता है और कम हो जाता है।

इन शर्तों के तहत प्रभावी गुरुत्व त्वरण हमेशा सतह के लंबवत होते हैं जिनके बिंदु समान क्षमता पर होते हैं और परिणाम भू-आकृति है, जो कि अनियमित है क्योंकि उपसंहार सममित नहीं है।

भू-आकृति का भौतिक आधार

समय के साथ परिष्कृत किए गए जियोइड के आकार को निर्धारित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने दो कारकों को ध्यान में रखते हुए कई माप किए हैं:

- पहली यह है कि का मान जी, गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के लिए पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र बराबर , अक्षांश पर निर्भर करता है: यह भूमध्य रेखा पर ध्रुवों पर अधिकतम और न्यूनतम है।

- दूसरा यह है, जैसा कि हमने पहले कहा, पृथ्वी का घनत्व सजातीय नहीं है। ऐसे स्थान हैं जहां यह बढ़ जाता है क्योंकि चट्टानें घनी होती हैं, मैग्मा का संचय होता है या सतह पर बहुत अधिक जमीन होती है, जैसे कि उदाहरण के लिए पहाड़।

जहाँ घनत्व अधिक होता है, उसी प्रकार जी । ध्यान दें कि जी एक वेक्टर है और यही कारण है कि इसे बोल्ड में दर्शाया गया है।

पृथ्वी की गुरुत्वाकर्षण क्षमता

जियोइड को परिभाषित करने के लिए, गुरुत्वाकर्षण के कारण संभावित की आवश्यकता होती है, जिसके लिए गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को प्रति इकाई द्रव्यमान के गुरुत्वाकर्षण बल के रूप में परिभाषित किया जाना चाहिए।

यदि एक परीक्षण द्रव्यमान m को उक्त क्षेत्र में रखा जाता है, तो पृथ्वी द्वारा उस पर लगाया गया बल उसका वजन P = mg है, इसलिए क्षेत्र का परिमाण है:

बल / मास = पी / एम = जी

हम पहले से ही इसका माध्य मान जानते हैं: 9.8 m / s ² और यदि पृथ्वी गोलाकार थी, तो इसे उसके केंद्र की ओर निर्देशित किया जाएगा। इसी तरह, न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार:

पी = जीएम एम / आर ²

जहाँ M पृथ्वी का द्रव्यमान है और G गुरुत्वाकर्षण का सार्वभौमिक स्थिरांक है। फिर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र g का परिमाण है:

जी = जीएम / आर ^२

यह एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की तरह दिखता है, इसलिए एक गुरुत्वाकर्षण क्षमता को परिभाषित किया जा सकता है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक के अनुरूप है:

वी = -जीएम / आर

स्थिर G गुरुत्वाकर्षण का सार्वभौमिक स्थिरांक है। वैसे, जिन सतहों पर गुरुत्वाकर्षण क्षमता में हमेशा समान मूल्य होता है, उन्हें उपस्कर सतहों कहा जाता है और जी हमेशा उनके लिए लंबवत होते हैं, जैसा कि पहले कहा गया था।

क्षमता के इस विशेष वर्ग के लिए, सुसज्जित सतहों को केंद्रित गोले हैं। उन पर एक द्रव्यमान को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक कार्य शून्य है, क्योंकि बल हमेशा उपस्कर पर किसी भी पथ के लंबवत होता है।

गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का पार्श्व घटक

चूँकि पृथ्वी गोलाकार नहीं है, गुरुत्वाकर्षण के त्वरण में केन्द्रापसारक त्वरण के कारण पार्श्व घटक g _l होना चाहिए, जो अपनी धुरी के चारों ओर ग्रह की घूर्णी गति के कारण होता है।

निम्न आंकड़ा इस घटक को हरे रंग में दिखाता है, जिसकी परिमाण है:

g _l = ω ² a

चित्रा 2. प्रभावी गुरुत्वाकर्षण त्वरण। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स HighTemplar / सार्वजनिक डोमेन।

इस समीकरण में and पृथ्वी के घूर्णन की कोणीय गति है और एक निश्चित अक्षांश और अक्ष पर पृथ्वी के बिंदु के बीच की दूरी है।

और लाल में वह घटक है जो ग्रहीय गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के कारण है:

जी _ओ = जीएम / आर ^२

नतीजतन, वेक्टर _{ओ में} g _o + g _l जोड़कर, परिणामस्वरूप त्वरण g (नीले रंग में) की उत्पत्ति होती है, जो कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण का वास्तविक त्वरण (या प्रभावी त्वरण) है और जो, जैसा कि हम देखते हैं, बिल्कुल केंद्र की ओर इंगित नहीं करता है।

इसके अलावा, पार्श्व घटक अक्षांश पर निर्भर करता है: यह ध्रुवों पर शून्य है और इसलिए गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र वहां अधिकतम है। भूमध्य रेखा पर यह गुरुत्वाकर्षण आकर्षण का विरोध करता है, प्रभावी गुरुत्वाकर्षण को कम करता है, जिसकी परिमाण बनी हुई है:

जी = जीएम / आर ^२ - ^{2 २} आर

पृथ्वी के आर = भूमध्यरेखीय त्रिज्या के साथ।

अब यह समझ में आया है कि पृथ्वी की उपचारात्मक सतह गोलाकार नहीं हैं, लेकिन एक आकार लेते हैं जैसे कि जी हमेशा सभी बिंदुओं पर उनके लिए लंबवत होता है ।

जियोइड और दीर्घवृत्त के बीच अंतर

यहां दूसरा कारक है जो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की भिन्नता को प्रभावित करता है: गुरुत्वाकर्षण के स्थानीय रूपांतर। ऐसे स्थान हैं जहां गुरुत्वाकर्षण बढ़ता है क्योंकि अधिक द्रव्यमान है, उदाहरण के लिए आकृति में पहाड़ी पर) a)।

चित्रा 3. जियोइड और दीर्घवृत्त के बीच तुलना। स्रोत: लोरी, डब्ल्यू।

या सतह के नीचे द्रव्यमान का एक संचय या अधिकता है, जैसे कि बी)। दोनों ही मामलों में जियोइड में ऊँचाई होती है क्योंकि द्रव्यमान जितना अधिक होता है, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता भी उतनी ही अधिक होती है।

दूसरी ओर, समुद्र के ऊपर, घनत्व कम है और परिणामस्वरूप भूगर्भ डूब जाता है, जैसा कि हम आंकड़ा के बाईं ओर देखते हैं), समुद्र के ऊपर।

आकृति b से) यह भी ध्यान दिया जाता है कि स्थानीय गुरुत्व, तीर के साथ संकेत दिया जाता है, हमेशा जियोइड की सतह के लंबवत होता है, जैसा कि हमने कहा है। यह हमेशा संदर्भ दीर्घवृत्त के साथ नहीं होता है।

भू-खंडों की अविभाज्यता

आंकड़ा भी इंगित करता है, एक द्विदिश तीर के साथ, जियोइड और दीर्घवृत्ताकार के बीच की ऊंचाई में अंतर, जिसे अंडोत्सर्ग कहा जाता है और इसे निरूपित किया जाता है, क्योंकि एन पॉजिटिव undulations अतिरिक्त द्रव्यमान और नकारात्मक लोगों के दोषों से संबंधित हैं।

Undulations शायद ही कभी 200 मीटर से अधिक है। दरअसल, मूल्य इस बात पर निर्भर करते हैं कि एक संदर्भ के रूप में काम करने वाले समुद्र का स्तर कैसे चुना जाता है, क्योंकि कुछ देश अपनी क्षेत्रीय विशेषताओं के अनुसार अलग-अलग चुनते हैं।

भूगर्भ के रूप में पृथ्वी का प्रतिनिधित्व करने के लाभ

-जबकि जियोइड प्रभावी क्षमता, गुरुत्वाकर्षण और केन्द्रापसारक क्षमता के कारण क्षमता का परिणाम स्थिर है।

-ग्रेविटी का बल हमेशा जियोइड के लंबवत कार्य करता है और क्षितिज हमेशा इसके लिए स्पर्शरेखा है।

-जियोइड उच्च परिशुद्धता कार्टोग्राफिक अनुप्रयोगों के लिए एक संदर्भ प्रदान करता है।

-जियोइड से दूर, भूकंपविज्ञानी उस गहराई का पता लगा सकते हैं जिस पर भूकंप आते हैं।

-जीपीएस की स्थिति एक संदर्भ के रूप में उपयोग किए जाने वाले जियोइड पर निर्भर करती है।

-समुद्र की सतह भू-गर्भ के समानांतर भी है।

-जियोइड की ऊँचाई और अवरोह द्रव्यमान के अतिरेक या दोष को दर्शाते हैं, जो कि ग्रेविमिट्रिक विसंगतियाँ हैं। जब एक विसंगति का पता लगाया जाता है और इसके मूल्य पर निर्भर करता है, तो कम से कम कुछ गहराइयों तक सबसॉइल की भूगर्भीय संरचना का अनुमान लगाना संभव है।

यह भूभौतिकी में gravimetric विधियों की नींव है। एक ग्रेविमिट्रिक विसंगति कुछ खनिजों के संचय को इंगित कर सकती है, भूमिगत दफन संरचनाएं, या रिक्त स्थान भी। सबसॉइल में गुंबद, ग्रेविमिट्रिक विधियों द्वारा पहचाने जाने योग्य, तेल की उपस्थिति के कुछ मामलों में सूचक हैं।

संदर्भ

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