Современные модели глобального гравитационного поля земли

Обзор моделей глобального гравитационного поля Земли

Современные модели ГПЗ отличаются друг от друга максимальной степенью разложения, составом данных, лежащих в их основе (спутниковое слежение, альтиметрия, наземные измерения), учетом временных вариаций [7].

По степени разложения, благодаря современным методам и технологиям, современные модели дают значения высоких гармоник, порядка 150−400 степени разложения. А, самая популярная модель EGM2008 на сегодняшний день определена максимальной степенью разложения — 2190.

Планетарные модели гравитационного поля Земли выводят тремя методами, основанными на использовании различных данных результатов измерений: по спутниковым данным, по гравиметрическим данным и по комбинированным совместным спутниковым и гравиметрическим данным. Точность и детальность всех трех методов выводов планетарных моделей ГПЗ за последние годы значительно возросла.

Чисто спутниковые модели ГПЗ, основанные на анализе возмущений орбит ИСЗ, содержат полный набор гармонических коэффициентов. Однако, так как влияние гармоник разложения гравитационного потенциала на орбиты ИСЗ с высотами 800−1000 км быстро убывает с увеличением учитываемой степени разложения, то разрешающая способность этого метода позволяет точнее, чем по гравиметрическим данным определять гармонические коэффициенты низких порядков, примерно, до 16-ой степени и зональные коэффициенты, которые вызывают вековые и долгопериодические возмущения ИСЗ, а также некоторые резонансные до более высоких порядков. При степени разложения n > 14 ошибки определения гармонических коэффициентов становятся сравнимыми с порядком их величин. Поэтому коэффициенты более высоких степеней могут существенно отличаться от их реальных значений. Эти коэффициенты рассматривают как согласующие, специально подобранные для прогноза конкретных орбит. Чисто спутниковые модели гравитационного поля Земли необходимо иметь и для исследования влияния систематических ошибок гравиметрических съемок на точность определения соответствующих низких гармонических коэффициентов ГПЗ по гравиметрическим данным [5]. Примеры моделей ГПЗ, основанных на чисто спутниковых измерениях, показаны в таблице 2.

Таблица 2

Чисто гравиметрический метод имеет практически неограниченную разрешающую способность. Точность метода зависит от точности и полноты исходной информации для гармонического анализа аномалий силы тяжести, измеренных на земной поверхности, а также от методов их предварительной обработки (вывода средних значений для элементарных трапеций, учета влияния рельефа) и наибольшей степени учитываемых гармоник. Эффективность применения чисто гравиметрического метода затрудняется недостаточной гравиметрической изученностью акватории Мирового океана, районов Центральной Азии, Африки, Южной Америки и Антарктиды [5].

Наиболее точными и полными моделями ГПЗ являются модели, созданные на основе комбинированных данных, с привлечением спутниковых технологий, гравиметрических съемок, альтиметрии и градиентометрии. примеры моделей, основанных на комбинированных методах приведены в таблице 3.

Таблица 3