Новые возможности использования длиннобазисных гидростатических нивелиров для измерения некоторых глобальных (планетарных) геофизических эффектов

Категория: 16-2
А.Б. Манукин, О.С. Казанцева, И.И. Калинников, С.В. Бехтерев, В.И. Ребров

УДК 528.546

 

 

А.Б. Манукин, О.С. Казанцева, И.И. Калинников,
С.В. Бехтерев, В.И. Ребров

 

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

 

Статья посвящена новым возможностям использования гидростатического нивелира, которые открываются при существенном увеличении линейной базы прибора. Выясняется, что кроме классических задач измерения наклонов и деформаций участков земной поверхности гидростатические нивелиры с базой в несколько километров можно использовать для получения информации регионального и глобального характера. Подробно рассмотрены три задачи, решение которых становится возможным благодаря новой конструкции прибора: измерение неравномерности вращения Земли внутри суток; измерение возможных малых крутильных подвижек отдельных блоков литосферы; измерение малых трансляционных колебаний внутреннего ядра Земли на периодах в несколько часов. Основное внимание при этом уделяется анализу потенциальных возможностей прибора.

   Показано, что неравномерность угловой скорости вращения Земли может быть измерена с относительной точностью Dw/w=5×10(-10)–5×10(–11) за 1·10(3) с и Dw/w=5×10(–9)–5×10(–10) за 1·10 (4) с. Точность измерения горизонтальных крутильных подвижек блоков литосферы на периодах 1·10(5) с (около суток) может составить 10(–4)″, а амплитуда трансляционных колебаний внутреннего ядра Земли – несколько сантиметров. Уникальность инструмента открывает качественно новую область его применения и новый канал получения информации о Земле.

 

Ключевые слова: длиннобазисный гидростатический нивелир, метод измерения, динамический диапазон, глобальные геофизические исследования, неравномерность вращения Земли, блоки литосферы, трансляционные колебания ядра.

 

 

Литература 

Авсюк Ю.Н. О движениях внутреннего ядра Земли // Докл. АН СССР. 1973. Т. 212, № 5. С.1103–1105.

Гравиметрия и геодезия / Отв. ред. Б.В. Бровар. М.: Научный мир, 2010. 570 с.

Баркин Ю.В. Свободные трансляционные колебания системы ядро–мантия Земли и вариации природных процессов с часовыми периодами // Нелинейный мир. 2007. Т. 5, № 1/2. С.101–110.

Вольвач А.Е., Петров Л.Ю. Результаты измерения горизонтальной скорости движения радиоастрономической станции Симеиз // Известия Крымской астрофизической обсерватории. 2005. Т. 101. С.203–214.

Гравиров В.В., Кислов К.В. Критичность сейсмометра к вариациям параметров // Электронный научный журнал “Исследовано в России”. zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

Гурашвили В.А., Гусев Г.А., Манукин А.Б., Николаев А.В. О возможности измерения движений внутреннего ядра Земли системой разнесенных вертикальных маятников // Физика Земли. 1999. № 5. С.14–19.

Гусев Г.А., Манукин А.Б. Маятниковый двухкоординатный наклономер // Физика Земли.  1982. № 7. С.86–88.

Гусев Г.А., Манукин А.Б. Предельная чувствительность гравиинерциальных приборов при измерении квазистатических процессов // Физика Земли. 1985. № 9. С.90–95.

Гусев Г.А, Кокорев В.К., Манукин А.Б., Попов Е.И., Ребров В.И. Измерения наклонов и деформаций в штольне г. Обнинска // Гравиинерциальная аппаратура в геофизических исследованиях. М.: ИФЗ АН СССР, 1988. С.5–17.

Калинин В.А., Томашевская И.С. О пластичности минералов при фазовых переходах // Докл. АН СССР. 1982. Т. 268, № 1. С.59–61.

Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. М.: Едиториал УРСС, 2001. 544 с.

Манукин А.Б., Ребров В.И. Измерение низкочастотных сейсмических процессов с помощью гидростатических нивелиров и деформометров // Физика Земли. 1996. № 6. С.69–72.

Манукин А.Б., Казанцева О.С., Бехтерев С.В., Калинников И.И., Матюнин В.П. Длиннобазисный гидростатический нивелир // Сейсмические приборы. 2013. Т. 49, № 4. С.26–34.

Barkin Yu.V. Prediction of erroneous altimetry velocities and an explanation of observably coastal velocities of increase of a global mean sea level and mean sea levels in northern and southern hemispheres // Геология морей и океанов: Материалы XVII Международной научной конференции (школы) по морской геологии. М.: ГЕОС, 2009а. Т. 5. С.183–187.

Barkin Yu.V. Crisis in geosciences in epoch of altimetry measurments and ways of its overcoming // Геология морей и океанов: Материалы XVII Международной научной конференции (школы) по морской геологии. М.: ГЕОС, 2009б. Т. 5. C.188–192.

Busse F.H. The dynamical coupling between inner core and mantle of the Earth and the 24-year libration of the pole // Earthquake Displacement Fields and the Rotation of the Earth. Astrophysics and Space Science Library. Dordrecht, Holland: D. Reidel Publishing company, 1970. V. 20. P.88–98.

Fix J.E. Ambient earth motion in the period range from 0.1 to 2560 sec. // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1972. V. 62. P.1753.

Ingate S., Berger J. Prospects for low-frequency seismometry, Report of the IRIS Broadband Seismometer Workshop. 2004. (http://www.iris.edu/stations/seisWorkshop04/seisWorkshop.htm).

Obara K. Nonvolcanic deep tremor associated with subduction in southwest Japan // Science. 2002. V. 296. P.1679–1681.

 

Сведения об авторах 

МАНУКИН Анатолий Борисович – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(499) 254-23-50. E-mail: amanukin@yandex.ru 

КАЗАНЦЕВА Ольга Сергеевна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(499) 254-23-50. E-mail: ok800@ifz.ru 

КАЛИННИКОВ Игорь Иванович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(499) 254-23-50. E-mail: i-kalinn@yandex.ru 

БЕХТЕРЕВ Сергей Вадимович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва,  Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(499) 254-23-50. E-mail: calm@tula.net 

РЕБРОВ Вячеслав Иванович – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва,  Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(495) 652-65-06. E-mail: virebrov@yandex.ru