Місце геодезії та гравіметрії в комплексі наук про Землю

Abstract

Метою публікації є оцінка і місце геодезії та гравіметрії у комплексі наук про Землю та вироблення рекомендацій щодо використання їх в різних галузях знань природничих наук. Постановка проблеми та її зв’язок з важливими науковими і практичними завданнями. У статті розглянуто деякі питання сучасного стану та перспективи розвитку геодезії та гравіметрії. Так, сучасна геодезія – природнича галузь, яка охоплює декілька напрямів: геодезія і топографія, прикладна або інженерна геодезія, морська геодезія, космічна геодезія, вища геодезія і фізична геодезія та інші. У задачу сучасної геодезії входить не тільки вивчення фізичної поверхні та зовнішнього гравітаційного поля Землі, але і вивчення еквіпотенціальних поверхонь однакового потенціалу сили тяжіння. Сучасний стан розвитку геодезії характеризується створенням єдиної державної або світової системи координат та параметрів зовнішнього гравітаційного поля Землі, а також нової системи нормальних висот і оновленої модернізованої гравіметричної системи. Саме тому зросла потреба у створенні високоточної гравіметричної інформації у зв’язку із широким впровадженням супутникових технологій під час виконання геодезичних завдань. Підкреслюється, що сучасна геодезія незаперечно завоювала статус найбільш фундаментальної, найбільш універсальної, найбільш точної і незамінної галузі науки освіти та виробництва у комплексі наук про Землю. У роботі розглянуто також коротку історію виникнення і розвитку гравіметричних досліджень у світі та Україні. Розвиток гравіметрії визначався технічними можливостями та науковими задачами геодезії та геофізики, а завданням гравіметрії є визначення параметрів гравітаційного поля Землі та інших небесних тіл як функція місця положення і часу за вимірюваннями сили тяжіння і гравітаційних градієнтів. Особливість розвитку гравіметрії за останні три століття полягає у неперервному розширенні вивчених територій континентів і океанів, а точність гравіметричних вимірювань увесь час зростала і досягла рівня одного мікрогала. Наведено аналіз гравіметричної вивченості Землі на основі наземних, морських і аерогравіметричних вимірювань прискорення вільного падіння, а також з використанням даних супутникової альтиметрії та градієнто- метрії. Детальність поля сили тяжіння для потреб геодезії, геофізики, геології та океанографії оцінюється величиною 1 мГал для гравіметричних аномалій, а точність визначення висот квазігеоїда 1–2 см. Наведений сучасний стан гравіметричної вивченості території України і відзначається невідповідність гравіметричної мережі за якістю й щільністю пунктів і перспективи побудови нової інтегрованої у світову систему геодезичного забезпечення країни. Цель публикации – роль и место геодезии и гравиметрии в комплексе наук о Земле и выработка рекомендаций относительно использования их в разных отраслях знаний естественных наук. Постановка проблемы и их связь с важными научными и практическими задачами. Рассматриваются некоторые вопросы современного состояния та перспективы развития геодезии и гравиметрии. Так, современная геодезия – естественная отрасль, которая включает несколько направлений: геодезия и топография, прикладная или инженерная геодезия, морская геодезия, космическая геодезия, высшая геодезия, физическая геодезия и другие. В задачу современной геодезии входит не только изучения физической поверхности и внешнего гравитационного поля Земли, а изучение эквипотенциальных поверхностей равного потенциала силы тяжести. Так, современное состояние развития геодезии характеризуется созданием единой государственной или мировой системы координат та параметров внешнего гравитационного поля Земли, а также новой системы нормальных высот и обновленной модернизированной гравиметрической системы. Поэтому возникла необходимость создания высокоточной гравиметрической информации в связи с внедрением спутниковых технологий при решении геодезических задач. Отмечается, что в мире современная геодезия бесспорно занимает статус наиболее фундаментальной, наиболее универсальной, наиболее точной и незаменимой отрасли науки, образования и производства в комплексе наук о Земле. Рассматривается краткая история возникновение и развития гравиметрических исследований в мире и на Украине. Развитие гравиметрии определялось техническими возможностями и научными задачами геодезии и геофизики, а задачей гравиметрии было определение параметров гравитационного поля Земли и других небесных тел как функция местоположения и времени за измерениями силы тяжести и гравитационных градиентов. Особенность развития гравиметрии за последние три столетия состоит в непрерывном расширении изучаемых территорий континентов и океанов, а при этом точность гравиметрических измерений все время увеличивается и достигло уровня 1 мкГал. Приводится анализ гравиметрической изученности Земли на основе наземных, морских и аэрогравиметрических измерений силы тяжести, а также используют данные спутниковой альтиметрии и градиентометрии. Детальность поля силы тяжести для нужд геодезии, геофизики, геологии и океанографии оценивается 1 мГал для гравиметрических аномалий, а точность высот квазигеода 1–2 см. Приводится современное состояние гравиметрической изученности и отмечается при этом несоответствие гравиметрической сети относительно качества и плотности пунктов, рекомендуются перспективы построения новой интегрированной в мировую систему геодезического обеспечения государства. The aim of this article is the role and place of geodesy and gravimetry in the complex Earth Sciences and making recommendations for their using in various fields of knowledge of science. Problem and its relation with important scientific and practical tasks. In the article we consider some issues of the current state and prospects of geodesy and gravimetry. So modern geodesy – natural branch, which includes several areas: geodesy and topography, applied engineering or surveying, marine surveying, space geodesy, higher geodesy and physical geodesy and others. The task of modern geodesy is not only the study of the physical surface and external gravitational field of the Earth, but also the study of equipotential surfaces of equal gravity potential. The current state of geodesy is characterized by the creation of a unified state or global coordinate system and parameters of the external Earth's gravitational field, and a new system of normal heights and updated modernized gravimetric system. Becouse of that the need for a highprecision gravimetric information has increased in connection with the widespread introduction of satellite technology for solving geodetic problems. It is emphasized that modern geodesy conclusively has won the status of the most fundamental, most versatile, most accurate and essential area of science education and production in complex of the Earth sciences. In the article we also considered the short history of appearance and development the gravimetric studies in the world and in Ukraine. Development of gravimetry is defined by technical capabilities and scientific tasks of geodesy and geophysics, and the gravimetry task is to determine the parameters of the Earth gravitational field and other celestial bodies as a function of location and time using measurements of gravity and gravity gradient. Feature of gravity development during the last three centuries is the continuous extension of the studied areas of continents and oceans, and thus precision of gravimetric measurements kept increasing and reached to the level of one microGal. We make analysis of Earth gravimetric study based on land and sea measuring of gravity using data of satellite altimetry and gradiometry. The detail of gravity field for the needs of geodesy, geophysics, geology and oceanography is estimated nearly 1 mGal for gravity anomalies and the accuracy of the quasigeoid heights is nearly 1 – 2 cm. We adjusted the current state of gravimetric knowledge on Ukraine area and noted the discrepancy of gravimetric network by quality and density of points and prospect of construction the new country integrated into the global system of geodetic providing.