Дослідження асиметрії гравітаційного поля Землі, поданого потенціалами плоских дисків

https://doi.org/10.23939/jgd2022.02.026
Надіслано: Лютий 26, 2022
1
Кафедра картографії та геопросторового моделювання, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Кафедра картографії та геопросторового моделювання, Національний університет “Львівська політехніка”
3
Національний університет Львівська політехніка
4
Кафедра картографії та геопросторового моделювання, Національний університет “Львівська політехніка”
5
Національний університет “Львівська політехніка”

У роботі розглянуті подання зовнішнього гравітаційного поля Землі, які доповнюють його традиційну апроксимацію рядами за кульовими функціями. Необхідність додаткових засобів опису зовнішнього потенціалу продиктована потребою його вивчення та використання в точках простору, що є близькими до поверхні Землі. Саме в таких областях виникає потреба дослідження збіжності рядів за кульовими функціями та адекватного визначення значення потенціалу. Представлення зовнішнього гравітаційного поля Землі інтегралами простого та подвійного прошарку з залученням апарату апроксимації кусково-неперервної функції в середині еліпса дозволяє розширити для рядів, що подають потенціал, область збіжності до всього простору поза еліпсом інтегрування. Тому, як результат, значення гравітаційного потенціалу співпадає зі значеннями цих рядів поза тілом, що містить маси надр (крім еліпса інтегрування). Це дає можливість оцінювати поведінку гравітаційного поля в приповерхневих областях та виконувати з більшою достовірністю дослідження геодинамічних процесів. Апроксимація гравітаційного поля з допомогою поверхневих інтегралів окреслює також геофізичний аспект задачі. Адже в процесі її розв’язання здійснюється побудова двовимірних підінтегральних функцій, що однозначно визначаються набором стоксових постійних. При цьому коефіцієнти їх розкладів у ряди визначаються за лінійними комбінаціями степеневих моментів їх функцій. Отримані розклади функцій можуть бути використані для дослідження особливостей зовнішнього гравітаційного поля, наприклад, вивчення його асиметрії відносно екваторіальної площини.

  1. Антонов В. А., Тимошкова Е. И., Холшевников К. В. Сравнительные свойства различных представлений гравитационного поля Земли. Тр. I Орловской конференции. “Изучение Земли как планеты методами астрономии, геoдезии и геофизики”. Київ: Наукова думка, 1982, 93-108.
  2. Антонов В. А., Тимошкова Е. И., Холшевников К. В. Введение в теорию ньютоновского потенциала. Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988, 272 с.
  3. Ахиезер Н., Крейн М. О. Некоторых вопросах теории моментов. Харьков: ГНТИУ, 1938, 256 с.
  4. Бейтмен Г., Эрдейн А. Высшие трансцедентные функции. Т. II. М.: Наука, 1974, 294 с.
  5. Гобсон Е. В. Теория сферических и эллипсоидальных функций. М.: Изд-во иностр. лит., 1953, 476с.
  6. Грушинский Н. П. (1983). Основы гравиметрии. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 352с.
  7. Завізіон О. В. Самогравітуючі диски як засоби описання зовнішніх гравітаційних полів небесних тіл. Кинематика и физика небесных тел. 2000, 16(5), 477-480. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/150089
  8. Завізіон О. В. Про визначення густини еквігравітуючих стержнів, за допомогою яких описується зовнішнє гравітаційне поле планет-гигантів. Кинематика и физика небесных тел. 2001, 17(1), 89-92. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149869
  9. Кондратьев Б. П. Теория потенциала. Новые методы и задачи с решениями. М.: Мир, 2007, 512с. ISBN 978-5-03-003798-1.
  10. Ландкоф Н. С. Основы современной теории потенциала, М., 1966, 515c.
  11. Марченко А. Н., Абрикосов О. А., Цюпак И. М. Модели точечных масс и их использование в орбитальном методе спутниковой геодезии. 2. Применение моделей точечных масс при дифференциальном уточнении орбит искусственных спутников Земли (ИСЗ). Кинематика и физика небесных тел. 1985, 1(5), 72-80.
  12. Мещеряков Г. А. Задачи теории потенциала и обобщенная Земля. М.: Наука, Гл. ред. физ.- мат. лит., 1991, 216 c.
  13. Остач О. М., Агеева И. Н. Аппроксимация внешнего гравитационного поля Земли моделлю гравитирующих точечных мас. Тр. I Орловской конференции. “Изучение Земли как планеты методами астрономии, геoдезии и геофизики”. Киев: Наукова думка, 1982, 106-107.
  14. Пеллинен Л. П. Высшая геодезия (Теоретическая геодезия). М.: Недра, 1978, 264с.
  15. Тараканов Ю. А., Черевко Т. Н. Интерпретация крупномас-штабных гравитационных аномалий Земли. Изв. АН СССР. Физика Земли. 1979, 4, 25-42.
  16. Шкодров В. Г., Иванова В. Г. Асимметрия гравитационного поля планеты относительно экваториальной плоскости. Тр.II Орловской конференции. “Изучение Земли как планеты методами астрономии, геoдезии и геофизики”. Киев: Наукова думка, 1988, 66-71.
  17. Axler S., P. Bourdon, & W. Ramey (2013). Harmonic Function Theory (2nd edition). Springer-Verlag. ISBN 0-387-95218-7. https://sites.math.washington.edu/~morrow/336_18/HFT.pdf
  18. Fys, M. M, Brydun, A. M. & Yurkiv, M. I. (2018). Method for approximate construction of three-dimensional mass distribution function and gradient of an elipsoidal planet based on external gravitational field parameters. Geodynamics, 2(25), 27-36. https://doi.org/10.23939/jgdg2018.02.027
  19. Fys, M. M, Brydun, A. M. & Yurkiv, M. I. (2019). Researching the influence of the mass distribution inhomogeneity of the ellipsoidal planet's interior on its stokes constants. Geodynamics, 1(26), 17-27. https://doi.org/10.23939/jgdg2019.01.017
  20. Hofmann–Wellenhof Dr. B., & Moritz Dr. H. (2005). Physical Geodesy. Springer New York, 403p.
  21. Kampé J. de Fériet & P.E. (1926). Appell Fonctions hypergéometriques et hypersphériques. Paris, Gauthier-Villars.
  22. Kusche J., Schmidt R., Petrovic S., & Rietbroek R., (2009). Decorrelated GRACE time-variable gravity solutions by GFZ and their validation using a hydrological model. Journal of Geodesy, 83, 10, 903—913, http://doi.org/10.1007/s00190-009-0308-3
  23. Landerer F, Dickey J, Zlotnicki V (2010) Terrestrial water budget of the Eurasian pan-Arctic from GRACE satellite measurements during 2003-2009. J Geophys Res Atmos, D 23115. doi:10.1029/2010JD014584
  24. Marchenko A. N., Lopushanskyi A. N. (2018).  Change in the zonal harmonic coefficient C20, Earth’s polar flattening, and dynamical ellipticity from SLR data. Geodynamics 2(25), 5-14,  https://doi.org/10.23939/jgd2018.02.005
  25. National Imagery and Mapping Agency Technical Report TR 8350.2 Third Edition, Amendment 1, 1 Jan 2000, «Department of Defense World Geodetic System 1984»
  26. Pavlis, N. K., Holmes, S. A., Kenyon, S. C. & J. K. Factor. (2008). An Earth Gravitational Model to degree 2160: EGM2008. EGU General Assembly. Geophysical Reaseach Abstracts. vol. 10
  27. Sacerdote F, & Sanso F. (1991). Holes in Boundary and Out-of-Boundary Data. 1st International Symposium of the International Commission for the GeoidAt: June 11-13, 1990 Milan, ItalyVolume: IAG Symposia no. 106 "Determination of the Geoid, Present and Future", pp.349-356. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4612-3104-2_41