Маятниковые приборы

Маятниковые методы основаны на измерении периода колебания маятника. Фор- мула для расчета полупериода, т. е. времени Т, необходимого для прохождения маят- ника от одного крайнего положения до другого, имеет вид

T = p ×

l é+

sin 4 a+ ù

(2.21)

.........

g è2 ø

2 è2 4 ø 4

где l —длина маятника; α—угол отклонения. Измерив Т, l и α, можно рассчитать g.

При малых α (<30`)

T @p

l g .

Сложность и громоздкость абсолютных определений g заключается в том, что пе- риод колебаний необходимо измерять с погрешностью до 10-7 с, а длину маятника — с погрешностью до 0,001 мм. Абсолютные измерения обычно проводят лишь на обсерва- ториях и некоторых опорных пунктах высшего класса.

Несколько проще с помощью маятниковых приборов проводить относительные измерения силы тяжести. При этом измеряют полупериод колебаний маятника на

T @ p

l g0

, а затем на всех остальных пунктах наблюдений

2

Ti @p

l gi . Далее по формуле gi=g0(T0 / Ti)

рассчитывают gi во всех пунктах, если

известно абсолютное значение g0 на опорном пункте. При относительных измерениях нет необходимости определять длину маятника, что облегчает процесс наблюдения. В маятниковых приборах часто на одном штативе устанавливают несколько (два — шесть) маятников, что позволяет уменьшить погрешность измерения, а главное, при регистрации разностных колебаний каждой пары маятников появляется возможность наблюдения на движущемся основании, например, на корабле при гравиметрических съемках акваторий морей и океанов.

На погрешность измерения маятниковых приборов влияют различные факторы:

температура, плотность и влажность воздуха, колебание штатива, электрические и маг-

нитные поля, изменение длины маятника и др., эффекты от которых учитывают либо с помощью введения соответствующих поправок, либо путем применения специальных методических приемов наблюдений. Например, с течением времени изменяются внут- ренние характеристики маятниковых приборов, что приводит к дрейфу или смещению нуля прибора, т.е. изменению показаний со временем. Отличительной чертой маятни- ковых приборов является относительно малое и плавное сползание нуля, достигающее нескольких миллигал в месяц. Поэтому, несмотря на громоздкость конструкции и дли- тельность наблюдения в каждой точке (несколько часов), маятниковые приборы при- меняют при гравиметрических съемках для создания опорных морских гравиметриче- ских сетей, организации полигонов для эталонирования гравиметров и т. д.

Погрешность абсолютных измерений силы тяжести с помощью маятниковых приборов на обсерваториях может быть доведена до 1—3 мГал, при наземных относи- тельных исследованиях — до 0,1 мГал, при работах на подводных лодках — до 1—3 мГал, при съемках на поверхности моря — до 5—10 мГал.