ПОЛЕ ТЯГОТЕНИЯ И ФИГУРА ЗЕМЛИ

ПОЛЕ ТЯГОТЕНИЯ И ФИГУРА ЗЕМЛИ

Основное влияние несферичности Земли на орбиту искусственного спутника, как мы уже видели, сказывается в прецессии плоскости его орбиты вокруг земной оси, без изменения наклонения плоскости орбиты к экватору. Таким образом, точка, в которой спутник, движущийся с запада на восток, пересекает экватор, медленно смещается относительно звезд к западу (рис. 2). Скорость прецессии составляет для близких спутников примерно 10° в сутки в случае почти экваториальной орбиты (с малым наклонением) и примерно 3° для орбиты с наклонением около 60°. Эта скорость измеряется с высокой точностью. Данные о ней позволяют очень точно определять полярное сжатие Земли.
Интересно отметить, что тот же эффект для естественного спутника Земли — Луны может быть измерен со значительно меньшей точностью, так как скорость прецессии плоскости орбиты уменьшается с расстоянием и для орбиты Луны в миллион раз меньше, чем для близкого спутника.
Уже первые спутники позволили уточнить величину полярного сжатия Земли. По новейшим данным оно равно 1/298,24. Это означает,, что разница между экваториальным и полярным диаметрами Земли составляет 42,77 км.
Точные наблюдения спутников позволили определить и другие малые отклонения фигуры Земли от сферы, например, обнаружилось, что Земля слегка «грушеподобна»: северный полюс приподнят примерно на 30 м по сравнению с южным (рис. 4). 30 м, конечно, не слишком много по сравнению с размерами земного шара, но для геофизики это может оказаться существенным, так как, по-видимому, свидетельствует о существовании значительных внутренних напряжений в Земле.
Исследование возмущений орбит спутников, связанных с долготными вариациями, подтвердила выводы геодезистов, что экваториальное сечение Земли тоже не круг, а в первом приближении представляет собой эллипс, большая полуось которого превышает малую примерно на 100 м.
На рис. 5 изображена карта поверхности Земли, построенная по последним данным В. Каула (США) на основании обработки наблюдений движений многих спутников. За основу принят земной эллипсоид с экваториальным радиусом 6378,165 км и сжатием 1/298,24. Числа на карте обозначают высоты геоида относительно* поверхности этого эллипсоида .Наиболее характерны понижение геоида (—59 м) к югу Индии и повышение (+57 м) около Новой Гвинеи; геоид приподнят (+30 м) во Франции и в Атлантическом океане и имеет понижение (—30 лс) в Антарктиде. Южный полюс находится на 20 м ниже, а Северный приподнят на 15 м относительно земного эллипса. Все эти данные имеют большое значение не только для геофизики, но и для планетной космогонии, так как дают возможность косвенной экспериментальной проверки различных гипотез происхождения Земли и ее внутреннего строения.