בתחום הפיזיקה התיאורטית, אנומליה כבידה היא דוגמה לאנומליה של מד, אחת ההשפעות של מכניקת הקוונטים. זהו ההבדל בין תאוצת הכבידה או הכבידה הנצפית על פני השטח לבין הערך המקביל של המודל החזוי של שדה הכבידה של כוכב הלכת. בדרך כלל, ישנן מספר הנחות מפשטות, כולל כוח משיכה עצמי ותנועות סיבוביות שגורמות לכדור הארץ לקבל צורה אליפסואידית.
אנומליה וכוח המשיכה
ערך האנומליה, ככלל, קטן בהרבה מערכה של כוח המשיכה עצמו, שאיתו קשורים המושגים של המסה הכוללת של כוכב הלכת, סיבובו והשטחתו. לפיכך, חריגות כבידה על כדור הארץ הן רק וריאציות מקומיות של שדה הכבידה. עם זאת, תופעות אלו הן בעלות עניין גיאופיזי וגיאולוגי אמיתי והן בין הבעיות האופייניות לגיאופיזיקה.
סיבות ומוזרויות
אנומליה בכוח המשיכה יכולה להתרחש בחלקים שונים של העולם, לרוב בהרים. תנודות לרוחב של חריגות כבידה קשורות להתפלגות צפיפות חריגה בתוך כדור הארץ. מדדי כוח הכבידה עוזרים להבין את המבנה הפנימי של הפלנטה. ניתן לזהות חריגות בשדה כבידה מאסיביות מהחלל כתופעת לוואי של משימות כבידה לווייניות.
התאוששות כוח המשיכה ואקלים
מסתבר שהתהליכים הכפופים רק לטבע עצמו יכולים להיות מושפעים מהאדם עצמו, משגר לוויינים שיכולים לזהות שינויים בכבידה ברחבי כדור הארץ. בנוסף, שינויים אלה יכולים להיות מיוצגים כאנומליות כבידה של שינויים בזמן. כוח הכבידה ממלא תפקיד חשוב, ומשפיע, בין היתר, על הוויסות העצמי של כדור הארץ ותהליכי האקלים שלו.
כיווני שדה הכבידה
שדה הכבידה של כדור הארץ מתואר בשני כיוונים עיקריים: חריגות הכבידה של המפה והמפה הגיאואידית של כדור הארץ.
- חריגת הכבידה של המפה מראה כיצד שדה הכבידה האמיתי של כדור הארץ עצמו שונה משדה הכבידה של פני השטח שלו. זה מדגיש את ההבדל בכוח המשיכה על פני כדור הארץ. לעתים קרובות זה מתרחש באזורים של ריכוז יוצא דופן של צורות נוף מסוימות, כגון נוכחות של רכסי הרים או תעלות אוקיינוס.
- הגיאואיד הוא פני השטח ההיפותטיים של כדור הארץ, כלומרממוצע פני הים בהיעדר רוחות, זרמים ומרבית הגאות והשפל. הגיאואיד הוא התייחסות משטח שימושית. הוא מגדיר את האופקיים, וכוח הכבידה פועל בניצב אליהם.
השגת מודל גיאואיד מדויק התבררה כאתגר לא קטן. היה צורך לשלב נתונים מכמה עשרות לוויינים, יחד עם מדידות פני השטח, כדי ליצור מודל של שדה הכבידה. בידוד של מאפיינים בקנה מידה גדול הצדיק את עצמו לחלוטין, מה שלא ניתן לומר על מאפיינים בעלי אופי מקומי, שבו לעתים קרובות יש צורך לתאר במדויק השפעות כבידה משתנות בזמן, כגון אלו הקשורות למחזור ההידרולוגי.
חישה מרחוק ומיפוי
שיטות אלו מספקות קלט קריטי מרבים מהמודלים המדעיים המשמשים באוקיאנוגרפיה, הידרולוגיה, גיאולוגיה ודיסציפלינות קשורות. חישה ומיפוי מרחוק משמשים למגוון מטרות ומטרות, כולל:
- מדידת שינויים במסת הקרח הקוטבית;
- מדידת שינויים במשאבי המים ביבשה;
- קביעת זרמי אוקיינוס רדודים ועמוקים;
- קביעת שינויים בגובה פני הים כתוצאה מתנודות טמפרטורה;
- הבנה טובה יותר של חילופי המונים כמו אטמוספרה-אוקיינוס;
- תיאורים של הכוחות שיוצרים את השדה הגיאומגנטי של כדור הארץ;
- הבנת הכוחות הפנימיים של הפלנטה, תנועת הלוחות הטקטוניים כתוצאה מרעידות אדמה והתפרצויות געשיות;
- שיפורים בחיזוי מפגעי טבע.
חריגות מושכות תיירים
אנחנו חיים בעידן שבו כמעט לכל אחד בעולם יש גישה מיידית למידע. למרות העובדה שכל אחד, אם הוא רוצה, יכול לגלות מה שהוא רוצה, יש בעולם מוזרויות, ויש הרבה מהן, שנותרו בגדר תעלומה, אחת מהן היא האנומליה הכבידה.
יש מקומות על פני כדור הארץ שיכולים להפתיע, שבהם כוח המשיכה הטבעי לא עובד, שבהם תחושת האיזון אובדת, היכן המכונית יכולה להתגלגל במעלה הגבעה וכן הלאה. תופעות כאלה אכן נתפסות כשגויות מנקודת המבט של החשיבה האנושית.
מקומות מסתוריים כאלה אפשר למצוא בכל רחבי העולם, אם כי לא את כולם ניתן למקם במערבולת של פעילות פאר-נורמלית, אבל חלקם בהחלט יכולים להוות תחנת ביניים טובה לתיירים עייפים בכבישים.
פרשנות של חריגות כבידה ומגנטיות
חריגות מגנטיות נוצרות בעיקר על ידי וריאציות במרתף הגבישי ובחומר הגלתי. רוב הפיקדונות יכולים להיחשב שקופים מבחינה מגנטית, כלומר יש להם מעט רגישות.
לפיכך, פירושים של נתונים מגנטיים יכולים להיות דרך שימושית ופרודוקטיבית לחקור את המבנים העמוקים ביותר ולעתים קרובות הבסיסיים ביותר.
חריגת כוח המשיכה באגם או ביבשה יכולה לנבוע מניגודיותצפיפות של שכבות תת-קרקעיות (חדירות עמוקות, שבר, גבולות אגן הנהר וכו').
מה המשמעות של "GA"?
אנומליה של כוח המשיכה, בקיצור "GA", הוא מונח כללי לתיאור מקרים של קריאות שדה כבידה לא לגמרי נורמליים. הגדרה זו מסבירה את הנקודות העולות במקרים של סתירה בין המודל המתמטי המקובל של תורת הכבידה לבין הצד השני, שאינו משתלב במסגרת הכללית של האופי הפיזיקלי של האינטראקציה הגרביטציונית.
ערך מעשי
חקר המאפיינים והמאפיינים של שדה הכבידה של כדור הארץ ממלא תפקיד חשוב ומוצא יישום מעשי במגזרים רבים של הכלכלה. ישנו כיוון מדעי שלם - גרבימטריה, שנמצאת בשורה אחת עם מדעי כדור הארץ אחרים (גיאולוגיה, גיאודזיה, אסטרונאוטיקה, אוקינוגרפיה, סייסמולוגיה ועוד). נושא המחקר שלה הוא גם אנומליה הכבידה.
חריגות כוח המשיכה
שינויים בכוח המשיכה, הקשורים לתכונה כזו של פני כדור הארץ כמו אי-הומוגניות בצפיפות, אינם בעלי תבנית ברורה ומצביעים על סטייה מסוימת מהערכים המקובלים בדרך כלל, נקראים אנומליות כבידה. ככלל, ההבדל בין כוח משיכה נורמלי לא תקין הוא מינימלי. עם זאת, אפילו סטיות קלות עוזרות ללמוד טוב יותר את תכונות קרום כדור הארץ, כמו גם לחפש מינרלים.
אנומליה כבידה מתרחשת הן על פני כדור הארץ והן בפניםאת המעיים שלה. גורם חיצוני חשוב במקרה זה הוא ההקלה. באשר לגורמים התת-קרקעיים, הם כוללים את תנועות השכבות אנכית ואופקית, וכן שינויים בהרכב הצפיפות של שכבות אלו. לתופעה כמו אנומליה כבידה יש חשיבות רבה בגיאולוגיה. שיטות גרבימטריה נמצאות בשימוש נרחב במהלך החיפוש אחר עפרות ברזל, נפט וגז.
ניסים ועוד
כל שנה יש יותר ויותר מידע על מקומות חריגים על פני כדור הארץ. אלו הם מקומות שבהם כוח הכבידה נעלם איכשהו, כדור או מים שנשפכו מתחילים לעלות במעלה המדרון, או מתרחשים ניסים אחרים שמתנגדים לכל היגיון.
המפורסמים ביותר הם בית שמש בישראל, ערוץ השטן בירדן, מעבר בלאדאק (הודו), וכן חריגות כוח המשיכה ברוסיה, ליד הכפר גלשקי באזור נביאנסק שבאזור אוראל התיכון, שבו התגלה נחל עם מסלול חריג.
מה באמת קורה? האם כל המקומות חריגים כאלה? לרבים מהם יש משהו משותף, כלומר:
- רוב האזורים האלה ממוקמים באזורים הרריים.
- רובו באזורים הטרופיים.
- תכונה אופיינית היא גודל קטן יחסית, אם מדובר בכביש, אז אורך השטח החריגים אינו עולה, ככלל, על 600 מ'.
מה הפוקוס?
חריגות כוח המשיכה במערכת כדור הארץ והירח מוצדקות מנקודת מבט מדעית, הןניתן לראות את הקשר, למשל, בעזרת גאות ושפל.
ומה עם המקומות הרבים שבהם כוח המשיכה לא עובד? האם כל מה שנראה בלתי מובן באמת לא נורמלי? ניקח דוגמה עם דרך הררית של אזור חריג אחד. לעלות קל יותר מלרדת. אז למה יורד כל כך קשה? הסיבה לכך היא שקשה מאוד לרמות את הגוף, בניגוד לעיניים. קשה להאמין, אבל רוב תופעות הטבע המסתוריות הן רק אשליות אופטיות.
כוח המשיכה הוא אחד מכוחות היסוד החשובים ביותר ביקום, ותמה מדענים יותר מפעם אחת מאז גילויו. המאפיינים הייחודיים של כוח המשיכה והיחס למסה מאפשרים חיים להתקיים, במקום לעוף לחלל. כאשר עצם נע גבוה יותר, הוא צובר אנרגיה פוטנציאלית כבידה, והכמות תלויה במסה, גובהו וכוח המשיכה של העצם. בטבע קיימות גם תופעות של עיוות של שדות כבידה. אנומליות הן מושג מותנה למדי שיכול לציין תופעות רבות ושונות. למעשה, הביטוי שלהם הוא איכות מוצדקת פיזית של חומר או חומר.
לשדות כוח המשיכה יכולה להיות השפעה משמעותית, שיכולה להתבטא בתקלות תפקודיות של כל מיני ציוד. לדוגמה, המחוגים בשעון נעצרים פתאום או מתחילים לנוע בכיוון ההפוך, טלפונים משתחררים, ציוד צילום כבוי וכדומה. כל עיוותי הזמן והמרחב צריכים להילקח בצורה רחבה יותר, ולא רקברמה של ביטויים חומריים בעלי אופי רפלקסי.
