En geofísica , la anomalía de la gravedad en el aire libre , a menudo llamada simplemente anomalía en el aire libre , es la anomalía de la gravedad medida después de que se aplica una corrección al aire libre para tener en cuenta la elevación a la que se realiza una medición. Lo hace ajustando estas medidas de gravedad a lo que se habría medido a un nivel de referencia, que comúnmente se toma como el nivel medio del mar o el geoide . [1] [2]
Aplicaciones
Los estudios de la estructura del subsuelo y la composición de la corteza terrestre y el manto emplean estudios que utilizan gravímetros para medir la desviación de la gravedad observada de un valor de gravedad teórico para identificar anomalías debido a características geológicas debajo de las ubicaciones de medición. El cálculo de anomalías a partir de medidas observadas implica la aplicación de correcciones que definen la anomalía resultante. La anomalía del aire libre se puede utilizar para probar el equilibrio isostático en regiones amplias.
Métodos de encuesta
La corrección al aire libre ajusta las medidas de gravedad a lo que se habría medido al nivel medio del mar, es decir, en el geoide. La atracción gravitacional de la tierra por debajo del punto de medición y por encima del nivel medio del mar se ignora y se imagina que la gravedad observada se mide en el aire, de ahí el nombre. El valor teórico de la gravedad en una ubicación se calcula representando la Tierra como un elipsoide que se aproxima a la forma más compleja del geoide. La gravedad se calcula en la superficie del elipsoide usando la Fórmula Internacional de Gravedad .
Para los estudios de la estructura del subsuelo, la anomalía del aire libre se ajusta aún más mediante una corrección de la masa por debajo del punto de medición y por encima de la referencia del nivel medio del mar o una elevación de referencia local. [3] Esto define la anomalía de Bouguer .
Cálculo
La anomalía de la gravedad al aire libre viene dado por la ecuación: [1]
Aquí, se observa la gravedad, es la corrección al aire libre , yes la gravedad teórica .
Puede ser útil pensar en la anomalía del aire libre como una comparación de la gravedad observada con la gravedad teórica ajustada hasta el punto de medición en lugar de la gravedad observada ajustada hasta el geoide. Esto evita cualquier confusión de suponer que la medición se realiza al aire libre. [4] De cualquier manera, sin embargo, se descuida la masa terrestre entre el punto de observación y el geoide. La ecuación para este enfoque es simplemente reorganizar los términos en la primera ecuación de esta sección para que se ajuste la gravedad de referencia y no la gravedad observada:
Corrección
La aceleración gravitacional disminuye como una ley del inverso del cuadrado con la distancia a la que se realiza la medición a partir de la masa. La corrección del aire libre se calcula a partir de la Ley de Newton, como una tasa de cambio de la gravedad con la distancia: [5]
A 45 ° de latitud, mGal / m. [3]
La corrección al aire libre es la cantidad que se debe agregar a una medición en altura. para corregirlo al nivel de referencia:
Aquí hemos asumido que las mediciones se realizan relativamente cerca de la superficie para que R no varíe significativamente. El valor de la corrección al aire libre es positivo cuando se mide por encima del geoide y negativo cuando se mide por debajo. Se asume que no existe masa entre el punto de observación y el nivel de referencia. Las correcciones de Bouguer y del terreno se utilizan para dar cuenta de esto.
Significado
Sobre el océano, donde la gravedad se mide desde barcos cerca del nivel del mar, hay poca o ninguna corrección de aire libre. En los estudios de gravedad marina, se observó que la anomalía al aire libre es positiva pero muy pequeña sobre las Cordilleras del Medio Océano a pesar de que estas características se elevan varios kilómetros por encima del lecho marino circundante. [6] La pequeña anomalía se explica por la menor densidad de la corteza y el manto debajo de las crestas como resultado de la expansión del lecho marino . Esta menor densidad es un aparente desplazamiento de la altura adicional de la cresta, lo que indica que las cordilleras Mid-Ocean se encuentran en equilibrio isostático.
Ver también
Referencias
- ↑ a b Fowler, CMR (2005). La Tierra Sólida: Introducción a la Geofísica Global (2 ed.). Cambridge, Reino Unido : Cambridge University Press . págs. 205–206. ISBN 978-0-521-89307-7.
- ^ "Introducción a los campos potenciales: gravedad" (PDF) . Hojas de datos del Servicio Geológico de EE. UU . FS – 239–95. 1997 . Consultado el 30 de mayo de 2019 .
- ^ a b Telford, WM; Geldart, LP; Alguacil, RE (1990). Geofísica aplicada (2ª ed.). Cambridge: Cambridge University Press. pp. 11 -12. ISBN 978-0-521-32693-3.
- ^ Ervin, C. Patrick (diciembre de 1977). "Teoría de la anomalía de Bouguer" . Geofísica . 42 (7): 1468. Bibcode : 1977Geop ... 42.1468E . doi : 10.1190 / 1.1440807 . ISSN 0016-8033 .
- ^ Lillie, RJ (1998). Whole Earth Geophysics: Un libro de texto introductorio para geólogos y geofísicos . Prentice Hall . ISBN 978-0-13-490517-4.
- ^ Cochran, James R .; Talwani, Manik (1 de septiembre de 1977). "Anomalías de la gravedad del aire libre en los océanos del mundo y su relación con la elevación residual" . Revista Geofísica Internacional . 50 (3): 495–552. Código Bibliográfico : 1977GeoJ ... 50..495C . doi : 10.1111 / j.1365-246X.1977.tb01334.x . ISSN 0956-540X .