Wo ist der Schwerpunkt der Erde?

Ich weiß, die Erdkruste ist nur ein Bruchteil der Erdschichten, wie Sie auf dem Bild oben sehen können.

Ich fürchte, Sie überschätzen diesen Anteil immer noch erheblich. Beachten Sie den Text „ Nicht maßstabsgetreu “.

Das Bild unten ist für Kohlenstoffzwecke, aber es zeigt die Dicke der Schichten maßstabsgetreu. Sie können nicht einmal die Kruste sehen .

Quelle: http://phys.org/news/2013-03-deep-carbon-quest-underway-quantity.html

Vergleichen Sie die maximal 50 km tiefe Kruste mit dem Erdradius von 6370 km. Das ist$0.7\;\%$.

Wenn wir Kugelform annehmen, das Volumen$V=\frac43 \pi r^3$der Erde ist$V=1.0827\times 10^{12}\;\mathrm{m^3}$. Das Krustenvolumen wird alles unter der Kruste subtrahiert:$V=(1.0827-1.0574)\times 10^{12}\;\mathrm{m^3}=0.0253\times 10^{12}\;\mathrm{m^3}$. Das ist$2.3\%$.

Und außerdem ist vermutlich der Dichteunterschied von Ozean zu Gebirge nicht enorm.

Wenn Sie Dichtewerte haben, multiplizieren Sie sie mit den Volumina und finden Sie die zu vergleichenden Massen. Aber ein vermutlich winziger Massenunterschied in einem winzigen Volumenbruchteil ... Ich bezweifle, dass es eine praktische Änderung des Massenschwerpunkts gibt.

Ich kann also auf keinen Fall wirklich nach "Koordinaten" des genauen Massenmittelpunkts der Erde fragen, aber welcher Punkt auf der Erdoberfläche (= einschließlich Ozeane) liegt dem (Massenmittelpunkt) am nächsten?

Abgesehen von der Vernachlässigung bin ich mir nicht sicher, nach welcher Antwort Sie suchen. Da Sie sagen, dass Berge dichter sind, wird der Massenmittelpunkt leicht zur bergreicheren Seite verschoben. Befinden Sie sich also in der gleichen Tiefe im Ozean auf der einen Seite der Erde wie in einer Berghöhle auf der anderen Seite, kommt Ihnen die Berghöhle natürlich am nächsten - wenn auch vernachlässigbar.

Bei dieser Frage geht es um die axiale Präzession der Erde. Kürzlich hat es sich verändert, gemessen an der Erschöpfung des Grundwasserleiters mit der NASA-Mission GRACE.

„Eine Studie von Rodell et al. [2009] im Nordwesten Indiens verwendete Beobachtungen von Änderungen der terrestrischen Wasserspeicherung von GRACE und simulierte Boden-Wasser-Variationen von einem datenintegrierenden hydrologischen Modellierungssystem, um zu zeigen, dass das Grundwasser mit einer mittleren Rate von 4,0 erschöpft ist +/- 1,0 cm a-1 äquivalente Wasserhöhe (17,7 +/- 4,5 km3 a-1) über den indischen Bundesstaaten Rajasthan, Punjab und Haryana (einschließlich Delhi) Während des Untersuchungszeitraums von August 2002 bis Oktober 2008 Grundwasser Die Erschöpfung entsprach einem Nettoverlust von 109 km3 Wasser, was der doppelten Kapazität von Indiens größtem Oberflächenwasserreservoir entspricht", wie das NASA Jet Propulsion GRACE und das Tellus Gravity Recovery and Climate Experiment auf ihrer Website berichten

https://grace.jpl.nasa.gov/applications/groundwater/

Der wissenschaftliche Begriff für das kombinierte Gravitationszentrum der Erde mit dem Mond heißt Buchtzentrum. Daraus entstehen unsere vier Jahreszeiten.

https://spaceplace.nasa.gov/seasons/en/

Die gestellte Frage ist, wie stark das Buchtzentrum aufgrund menschlicher Aktivitäten abgewichen ist, die die Masse global über die Erde neu verteilen und somit dieses Gravitationszentrum verändern, das die Rotationsachse der Erde bestimmt, die die vier Jahreszeiten erzeugt. Diese Abweichung wird als Präzession bezeichnet. Glücklicherweise wurde diese Wissenschaft bereits durchgeführt. In einer Forschungsarbeit mit dem Titel Messung der De-Sitter-Präzession mit einem neuen Erdsatelliten auf der Ebene ≃10−5: ein Vorschlag von Lorenzo Iorio heißt es in seiner Zusammenfassung:

Die heimtückischsten konkurrierenden Effekte sind auf die festen und ozeanischen Komponenten der K1-Gezeiten zurückzuführen, da ihre Störungen nominell riesige Amplituden und das gleiche zeitliche Muster der De Sitter-Signatur haben. Sie verschwinden für polare Umlaufbahnen. Abweichungen von ≃10−5∘ bis 10−3∘ von der idealen Polargeometrie erlauben es, die K1-Gezeitenstörungen auf einem ausreichend kleinen Niveau zu halten. Die meisten anderen gravitativen und nicht-gravitativen Störungen verschwinden für die vorgeschlagene Orbitalkonfiguration, während die nicht verschwindenden entweder unterschiedliche zeitliche Signaturen in Bezug auf den De-Sitter-Effekt haben oder mit ausreichender Genauigkeit modelliert werden können. Um das vorgeschlagene Ziel zu erreichen, sollte die Messgenauigkeit von I besser als ≃35 Mikrobogensekunden = 0,034 Millibogensekunden über beispielsweise 5 Jahre sein.“

Diese Forschung trug zu neuen Untersuchungen bei, bei denen GEM-TI und seine Vorgänger GEM-T3 und GEM-T3S von der NASA verwendet wurden, um ein neues Gravitationsmodell für die Erde zu berechnen.

https://doi.org/10.1029/JB093iB06p06169

Abstrakt

Eine große neue Berechnung eines terrestrischen Gravitationsfeldmodells wurde von der Abteilung für Geodynamik des Goddard Space Flight Center (GSFC) durchgeführt. Bei der Entwicklung dieses neuen Modells mit der Bezeichnung Goddard Earth Model GEM-T1 wurden die Designentscheidungen der Vergangenheit im Lichte des aktuellen Stands der Technik in der Satellitengeodäsie neu bewertet. Mit GEM-T1 wurde ein Grad an interner Konsistenz erreicht, der jedem früheren Goddard-Erdmodell überlegen ist. Zum ersten Mal wurde eine simultane Lösung für sphärische harmonische Parameter sowohl von invarianten als auch von Gezeitenanteilen des Gravitationsfeldes erstellt. Die Auflösung dieses Satellitenmodells auf Grad 36 ist ein Hauptfaktor, der für seine verbesserte Genauigkeit verantwortlich ist. Die Hinzufügung präziserer und bisher ungenutzter Laserdaten und die Einführung konsistenter Modelle wurden ebenfalls mit GEM-T1 erreicht. Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Erstellung dieses Modells ermöglichte, war die Neugestaltung und Vektorisierung unserer wichtigsten Softwaretools (GEODYN II und SOLVE) für den GSFC Cyber ​​205-Computer. Insbesondere der Hochgeschwindigkeitsvorteil (50:1), der mit dem neuen SOLVE-Programm erzielt wurde, ermöglichte eine Optimierung des Gewichtungs- und Parameterschätzungsschemas, das in früheren GEM-Modellen verwendet wurde, was zu einer signifikanten Verbesserung von GEM-T1 führte. Die Lösung für das GEM-T1-Modell nutzte die neuesten Referenzkonstanten der International Association of Geodesy, einschließlich des J2000-Referenzsystems. Es lieferte eine simultane Lösung für (1) ein Gravitationsmodell in sphärischen Harmonischen vollständig bis Grad und Ordnung 36; (2) eine Teilmenge von 66 Ozeangezeitenkoeffizienten für die langwelligen Komponenten von 12 großen Gezeiten. Diese Anpassung wurde in Gegenwart von 550 anderen festen Gezeitentermen im Ozean vorgenommen, die 32 Haupt- und Nebengezeiten und das Wahr-frequenzabhängige Gezeitenmodell der festen Erde darstellen; und (3) über 5 Tage gemittelte Erdrotations- und Polbewegungsparameter für den Zeitraum ab 1980. GEM-T1 wurde ausschließlich aus Satellitenverfolgungsdaten abgeleitet, die auf 17 verschiedenen Satelliten erfasst wurden, deren Neigungen von 15° bis Polar reichten. Insgesamt wurden fast 800.000 Beobachtungen verwendet, von denen die Hälfte von Lasersystemen der dritten Generation (<5 cm) stammte. Eine Kalibrierung der Modellgenauigkeiten wurde durchgeführt, die zeigt, dass GEM-T1 eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren GSFC-„Nur-Satelliten“-Modellen darstellt, die ausschließlich auf Tracking-Daten für orbitale und geoidale Modellierungsanwendungen basieren. Für den langwelligsten Teil des Geoids (bis 8×8) ist GEM-T1 ein großer Fortschritt gegenüber allen GEM-Modellen, sogar solche, die Altimetrie und Oberflächengravimetrie enthalten. Die radiale Genauigkeit für den erwarteten TOPEX/POSEIDON-Orbit wurde unter Verwendung der Kovarianzen des GEM-T1-Modells geschätzt. Es wurde festgestellt, dass die radialen Fehler auf dem 25-cm-RMS-Niveau liegen, verglichen mit 65 cm, die unter Verwendung von GEM-L2 gefunden wurden. Diese Simulation wertete nur Fehler aus, die von geopotentiellen Quellen herrühren. GEM-L2 war vor den hier beschriebenen Arbeiten das beste verfügbare Modell für TOPEX. Ein großer Schritt in Richtung Erreichen der für die TOPEX/POSEIDON-Mission erforderlichen Genauigkeit der Gravitationsmodellierung wurde erreicht. Diese Simulation wertete nur Fehler aus, die von geopotentiellen Quellen herrühren. GEM-L2 war vor den hier beschriebenen Arbeiten das beste verfügbare Modell für TOPEX. Ein großer Schritt in Richtung Erreichen der für die TOPEX/POSEIDON-Mission erforderlichen Genauigkeit der Gravitationsmodellierung wurde erreicht. Diese Simulation wertete nur Fehler aus, die von geopotentiellen Quellen herrühren. GEM-L2 war vor den hier beschriebenen Arbeiten das beste verfügbare Modell für TOPEX. Ein großer Schritt in Richtung Erreichen der für die TOPEX/POSEIDON-Mission erforderlichen Genauigkeit der Gravitationsmodellierung wurde erreicht.

Mit diesen Informationen kann man das Gravitationszentrum der Erde unter Verwendung der Schwerewellenmechanik berechnen und über die Zeit ein Histogramm dieser gemessenen Änderungen ableiten.

Leider gibt es derzeit keine veröffentlichten Modelle, die die Änderung der Erdpräzession angeben oder zeigen, wie stark sie aufgrund menschlicher Aktivitäten abgewichen ist, für den öffentlichen Gebrauch, da diese Informationen für die Entwicklung der ICBM-Targeting-Technologie von entscheidender Bedeutung wären. Obwohl die NASA diese Gravitationsänderungen aufgrund von Problemen im Zusammenhang mit der nationalen Sicherheit ausgiebig erforscht und modelliert hat, sind diese Informationen derzeit nicht für die breite Öffentlichkeit verfügbar. Vielleicht ist es in Zukunft im Rahmen des Informationsfreiheitsgesetzes möglich, eine allgemeine Schätzung zu erhalten. Bis dahin sind wir zu eigenen Berechnungen und Messungen verpflichtet.

Der Massenmittelpunkt der Erde, der auf die Oberfläche projiziert wird, liegt in der Türkei, wobei nur Unregelmäßigkeiten verwendet werden, die Sie an der Oberfläche messen können. Einige der Berechnungen werden von dem Wunsch angetrieben, dieses Zentrum mit biblischen Interpretationen zu korrelieren, daher würde ich ihnen nicht viel Glaubwürdigkeit beimessen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Geografischer_Mittelpunkt_der_Erde

Das reale internationale Erdrahmen-Referenzsystem verfügt jedoch über ein Modell, das die Erdbeobachtungsparameter enthält, die Ihnen die Position der Pole auf der Oberfläche liefern. Es basiert auf der Beobachtung sehr weit entfernter Radioquellen an vielen verschiedenen astronomischen Stationen. Es definiert nicht, wo sich der Massenmittelpunkt befindet.

Hier können Sie mehr lesen:

http://itrf.ensg.ign.fr/general.php