CC BY
15
УДК 528.2:521.81
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЯХ В СИБИРИ
Владимир Юрьевич Тимофеев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, тел. (383)335-64-42, e-mail: timofeevvy@ipgg.sbras.ru
Евгений Николаевич Калиш
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 1, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, e-mail:kalish@iae.nsk.su
Юрий Федорович Стусь
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: yfstus@academ.org
Дмитрий Геннадьевич Ардюков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)335-64-42, e-mail: ardyukovdg@ipgg.sbras.ru
Елена Валерьевна Бойко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, тел. (383)335-64-42, e-mail: boykoev@ipgg.sbras.ru
Антон Владимирович Тимофеев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, тел. (383)335-64-42, e-mail: timofeevav@ipgg.sbras.ru
Игорь Сергеевич Сизиков
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 1, инженер-конструктор, e-mail: sizikov.i.s@gmail.com
Дмитрий Алексеевич Носов
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 1, инженер-программист, e-mail: danossov@ngs.ru
Михаил Григорьевич Смирнов
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 1, ведущий инженер-конструктор
При измерениях силы тяжести используются мобильные относительные и абсолютные гравиметры. Современные методы определения значения силы тяжести позволяют проводить измерения с точностью до 10-9 от g0 нормального значения (до 1 микрогала = 10 нм/с2). При
этом должны быть исключены приливные эффекты и введены аппаратурные поправки. Высокоточные гравиметрические измерения в моменты солнечных затмений позволяют показать возможности современной мобильной аппаратуры и проверить различные гипотезы тяготения. Измерения проводились относительными гравиметрами «Аскания» и LaCosta Romberg G-402 и абсолютными гравиметрами ГАБЛ (разработка Института автоматики и электрометрии СО РАН) различных модификаций. В работе рассматриваются результаты и условия наблюдения трех затмений 1981, 1997 и 2008 гг., случившихся на юге Сибири. Измерения показали, что аномального поведения силы тяжести во время солнечного затмения не обнаружено в пределах ошибок наблюдений (1-2 мкГал). С использованием результатов многолетних измерений абсолютными гравиметрами на обсерватории Ключи рассмотрен вопрос о стабильности значения силы тяжести во времени.
Ключевые слова: сила тяжести, вариации силы тяжести, абсолютный гравиметр, относительный гравиметр, солнечные затмения в Сибири, атмосферные и ионосферные эффекты, стабильность силы тяжести, гипотеза гравитационного экранирования.
Введение
Различные виды измерений в моменты солнечных затмений известны с глубокой древности [1]. Такие данные используются при определении величины замедления вращения Земли [2]. Исследования гравитационных эффектов различного вида актуальны в настоящее время в связи с проверками различных теорий тяготения. Важно оценить стабильность поля силы тяжести Земли. Высокоточные гравиметрические измерения в моменты солнечных затмений позволяют показать возможности современной мобильной аппаратуры и проверить различные гипотезы тяготения. Так, появляется возможность проверить гипотезу об эффекте экранирования Луной гравитационного притяжения Солнца [3-5]. Существуют представления, что величина эффекта в силе тяжести зависит от степени покрытия диска Солнца Луной [3-5]. Естественно, что эффект должен быть максимальным в максимальной фазе затмения (гипотетически -до 2 мкГал), когда наблюдатель находится на оси конуса тени. Наблюдать полное солнечное затмение можно только с узкой полосы на поверхности Земли, где пробегает отбрасываемая Луной тень, имеющая диаметр в среднем около 200 км. Полное солнечное затмение - достаточно редкое явление. Наши наблюдения проводились на гравиметрических пунктах в г. Новосибирске и его окрестностях, г. Иркутске на пункте сейсмостанции «Талая» (вблизи озера Байкал). Здесь затмения отмечались 31 июля 1981 г., 9 марта 1997 г. и 1 августа 2008 г. Для России и стран СНГ затмение 1 августа 2008 г. является особенным. Последующие полвека на территории нашей страны нельзя будет наблюдать ни одного полного солнечного затмения до 20 апреля 2061 г. Рассмотрим последовательно результаты и условия наблюдения трех затмений 1981, 1997 и 2008 гг.
Результаты измерений
Измерения выполнялись относительными гравиметрами «Аскания» GS-12 № 186 и № 180, гравиметром LaCosta Romberg G-402 и абсолютными гравимет-
рами ГАБЛ и их модификациями. Наиболее точные наблюдения следует выполнять на специальных пунктах со старыми массивными постаментами в камерах с пассивной термостабилизацией и низким уровнем помех. В основном измерения и проводились в таких условиях, только измерения 1 июля 1981 г. с гравиметром ГАБЛ выполнялись на полевом гравиметрическом пункте. Дополнительно на стационарных пунктах проводились измерения деформаций постамента с помощью кварцевых приливных наклономеров и комплекс метеорологических наблюдений. При наблюдениях с относительными гравиметрами использовалась аналоговая регистрация сигнала (запись на фотобумагу) и цифровые методы (с середины 1990-х гг. прошлого столетия). Мы использовали относительные гравиметры с металлическими пружинами и фиксацией маятника при перевозке гравиметра. Измерения на стационарах позволяют выполнять измерения с точностью до 0,1 мкГал.
Измерения с абсолютными гравиметрами показывают эволюцию такой аппаратуры, точность за четыре десятилетия повысилась с 20 мкГал до 0,5 мкГал. В отличие от относительных гравиметров, абсолютные гравиметры ГАБЛ не имеют дрейфа нуля и не чувствительны к изменениям температуры внешней среды. Влияние притяжения атмосферы учитывается введением поправок, рекомендованных Международной гравиметрической комиссией. Абсолютное значение ускорения силы тяжести определяется по результатам измерения пути и времени свободного падения пробной массы в вакуумированной камере. При этом используются единицы длины и времени (метры и секунды). Так, измерение пути, пройденного свободно падающим телом, осуществляется лазерным интерферометром, а как мера интервалов времени использован стандарт частоты. При мониторинге силы тяжести с помощью гравиметра ГАБЛ вводятся поправки за эффекты земного прилива и полюса. Приливные поправки рассчитываются точно до сотых долей микрогала, с использованием результатов измерений по трансконтинентальному приливному профилю [6]. Поправки за движения полюса Земли вводятся с использованием данных международного центра по вращению Земли, полученных экспериментально.
Поскольку инструментальная погрешность для каждого отдельного прибора во время эксперимента - величина постоянная и при повторных измерениях исключается, то при измерении вариаций силы тяжести Дg преобладающей становится средняя квадратическая погрешность измерений. Эта погрешность определяется, в основном, влиянием вибросейсмических колебаний постамента, на котором установлен гравиметр. Такие инерционные помехи неотличимы от гравитационных вариаций. Источником таких помех являются как природные микро-сейсмы (колебания деревьев и т. д.), так и вибрационные шумы, создаваемые транспортом или работой расположенных вблизи промышленных предприятий. Поэтому точки наблюдений были выбраны на достаточном удалении от источников промышленных и транспортных помех. Большая часть инерционных помех компенсировалась виброзащитной системой. В зависимости от спектра этих помех виброзащита снижала погрешность измерений до 10 раз.
Во время солнечного затмения в 1981 г. измерения с абсолютным гравиметром на гравиметрическом пункте в области максимальной фазы затмения (Новосибирская область, село Борково, рис. 1) показали хорошую для того времени точность измерений (± 10 мкГал). Отклонения от теоретических значений приливных вариаций оказались в пределах ошибки наблюдений.
о
Солнечное затмение 31 июля 1981 г. - полное на пункте между Новосибирском и Барнаулом, частичное в Иркутске
Время
Микрогал
4
20-2--4~
N1180
№ 186
Т"П~ГТ'1 М I I I I I I Е—Т Г-—
О 3 е 9 12 ч
31 июля 1981 г
Рис. 1. Наблюдения, выполненные в момент затмения 31.07.1981 с гравиметрами на пунктах в окрестностях г. Новосибирска (на юге Новосибирской области фаза солнечного затмения достигала максимума 1,0) и на пункте в г. Иркутске (фаза 0,91). На графике приведена траектория лунной тени. Приливная кривая и результаты, полученные абсолютным гравиметром ГАБЛ, приведены с ошибкой (± 10 мкГал). По результатам измерений в г. Иркутске с относительными гравиметрами «Аскания» ОБ-12 № 186 и № 180 показана разность экспериментальных данных и теоретических расчетов (± 2 мкГал)
В это время на приливной обсерватории в Иркутске параллельно работали два гравиметра «Аскания» [7]. На этом пункте максимальная фаза затмения приходилась на момент местного полудня, и условия наблюдений оказались оптимальны. Приливные гравиметры - наиболее подходящий инструмент для такого эксперимента, так как они имеют высокую чувствительность и позволяют вести непрерывную запись вариаций ускорения силы тяжести, а приливные вариации точно рассчитываются. Результаты измерений в Иркутске двумя однотипными приборами (ОБ-12 № 180 и № 186) показали, что отклонения зарегистрированных вариаций ускорения силы тяжести от теоретических значений не превышали 3 мкГал (см. рис. 1).
Во время затмения 1997 г. мы также имели возможность одновременно регистрировать явление на двух удаленных друг от друга станциях. Во время солнечного затмения 9 марта 1997 г. в режиме непрерывного мониторинга работал гравиметр «Аскания» GS-12 № 186 на постоянной приливной станции «Ключи» вблизи г. Новосибирска (54,86 °N, 83,25 °Б), а на временной обсерватории «Талая», на юге о. Байкал (51,68 °N, 103,65 °E) - цифровой гравиметр LaCosta Romberg G-402. Астазированный гравиметр LCR G-402 имеет металлические пружины, оснащен емкостным датчиком с системой обратной связи и цифровой системой регистрации. Имея более длинный период (20 секунд против 2 секунд гравиметра «Аскания», он обладает большей чувствительностью (~Т ), менее чувствителен к микросейсмам и промышленным шумам. Путь лунной тени по территории юга Сибири утром 9 марта 1997 г. представлен на рис. 2.
Рис. 2. Наблюдения в момент затмения 9 марта 1997 г. Измерения выполнялись на пункте Ключи (г. Новосибирск) в момент восхода солнца и утром на пункте Талая (в окрестностях западной части озера Байкал). Показана траектория лунной тени, цифровая запись с гравиметром LaCosta Romberg G-402 в момент затмения (00 ч 30 мин по 2 ч 30 мин, UT) с 10 ч 8 марта до 15 ч 9 марта (UT). На графике приведены разности по экспериментальным данным и теоретическим расчетам. Полученные отклонения (± 2 мкГал, GS 12 № 186) и (± 1 мкГал, LRG G 402) отражают работу термостата для различных типов гравиметров. На графиках показаны записи температуры и атмосферного давления на пунктах
На станции Талая затмение произошло около 9 ч по местному времени и составляло 99 % от полного, для станции Ключи затмение составляло 87 % и его полная фаза пришлась на время восхода Солнца - около 7 часов по местному времени. Во время затмения помимо гравиметрических измерений, проводилась запись метеопараметров. При этом сами гравиметры от влияния метеорологических факторов были защищены: в камерах, где они были установлены, поддерживалась постоянная температура с точностью до 0,1 °C. Особенностью записи с помощью гравиметра «Аскания» является наличие узкополосной помехи с амплитудой около 3 мкГал из-за работы внутреннего термостата с периодичностью около 3 мин, которая на этапе предварительной обработки удалялась с помощью цифровой фильтрации. Цифровой гравиметр LaCosta Romberg на сейсмостан-ции «Талая» имел шкалу, позволяющую производить отсчет до 0,001 мкГал, однако уровень эффекта термостата был порядка 1 мкГал. Максимальная фаза солнечного затмения в Новосибирске (00:44 UT) оценивалась в 0,87, максимальная наблюдаемая фаза (на восходе) - 0,84. На сейсмостанции «Талая» максимальная фаза затмения составляла 0,99 и приходилась на момент 00:52 UT (зенитное расстояние Солнца Z « 79 °). Разность между местным LT и всемирным UT временем для Новосибирска была 6 ч, для Талой - 8 ч. Влияние термостата гравиметра LaCosta Romberg примерно в два раза меньше, чем для гравиметра «Аскания», и, в отличие от последнего, охватывает широкую полосу частот с периодами от 3 мин и выше, что, вероятно, указывает на более слабую стабилизацию температуры в камере и в самом приборе. Сглаженная кривая показывает, что в период затмения существуют слабые изменения Sg на уровне 1 мкГал (см. рис. 2). Отметим также аномальное понижение атмосферного давления на 0,2 мбар после максимальной фазы затмения с последующим восстановлением, подобное тому, которое наблюдалось на станции «Ключи» (см. рис. 2). Рассматривая результаты по двум станциям отметим, что на уровне ошибок наблюдений ± 1-2 мкГал, отражающих работу термостатов гравиметров и возможный вклад метеоэффектов, аномальных воздействий не обнаружено.
Наблюдения во время солнечного затмения 1 августа 2008 г. проводились абсолютным гравиметром ГАБЛ-П (модификация гравиметра ГАБЛ) (рис. 3), установленным на приливной станции Ключи (координаты 54,86 °N, 83,25 °E), и аппаратурой космической геодезии (приемник TRIMBLE 4700 с антенной Microcentered), работающей в непрерывном режиме на станции Ключи (рис. 4). На рис. 5 приведены результаты гравиметрических измерений во время солнечного затмения 2008 г. Здесь сплошной кривой показано теоретическое изменение силы тяжести, рассчитанное по классической теории приливов, точками показаны результаты измерений. Ниже приведены разностные значения и средняя квадратическая погрешность. Она составляла в начале наблюдений 2 мкГал, а в конце - 1 мкГал. Стрелками на рис. 5 обозначены моменты начала затмения, его полной фазы и окончания. Наблюдаемые вариации силы тяжести составили ±3 мкГал. В момент затмения на станции Ключи проводились непрерывные наблюдения методами космической геодезии.
Рис. 3. Абсолютный гравиметр ГАБЛ-П на постаменте на обсерватории Ключи
Рис. 4. Наблюдения в момент затмения 1 августа 2008 г. на обсерватории Ключи (Новосибирск) с 10 ч 40 мин по 10 ч 50 мин (ЦТ). Приведен вид пункта космической геодезии, запись затухания ионосферы в зените (спутник 8) и в горизонте (спутник 3) и положение всех наблюдаемых спутников на момент регистрации затмения (13 спутников). Точками на графиках отмечены моменты начала, максимума и окончания полной фазы затмения
Рис. 5. Наблюдения в момент затмения 1 августа 2008 г.
Приведена траектория лунной тени. Экспериментальные результаты, полученные абсолютным гравиметром ГАБЛ-П по наблюдениям в г. Новосибирске (на приливной станции «Ключи» координаты 54,86 °К, 83,25 °Б) и теоретическая приливная кривая. Ниже приведена
разностная кривая с ошибкой наблюдения (± 1 микрогал), заброс значений (± 3 микрогала), показано начало затмения (9 ч 40 мин ЦТ), полная фаза (10 ч 45 мин) и окончание затмения (11 ч 44 мин ЦТ)
На рис. 4 показаны изменения во времени параметров затухания ионосферы в зените и в горизонте. Как видим, зарегистрированы эффекты в моменты максимальной фазы и в момент окончания затмения. В целом, эффекты подобны записям вариаций атмосферного давления и температуры, приведенным на рис. 2.
Заключение
Таким образом, по результатам измерения гравиметрами различного типа нами не обнаружен эффект гравитационного экранирования во время солнечных затмений, превышающий погрешность измерений (1-2 мкГал).
На основании проведенных экспериментов можно оценить коэффициент аномального отклонения от ньютоновской силы тяжести. Для этой оценки вос-
пользуемся теоретической формулой относительного увеличения силы тяжести в момент полной фазы солнечного затмения [1-3]:
8g = 5 • 105 • h • cos z,
где h - коэффициент поглощения гравитации;
z - зенитное расстояние Солнца в момент полного затмения.
При экспериментально полученной оценке 8g < ± 1-10"9 и при z = 15o (1981 г.),
h < 2-10"15; при z = 60o (2008 г.), h < 4-10"15.
Эти значения сравнимы с результатами, полученными с помощью относительных гравиметров (в том числе и построенных на принципе сверхпроводимости) во время затмений 11.07.1991, 9.03.1997 и 11.08.1999 [8-10]. Так, например, гравиметрические измерения во время затмения 9 марта 1997 г. (Mohe, Китай, гравиметр LaCosta Romberg D-122) не обнаружили эффекта экранирования с амплитудой более 1 мкГал. Однако в вариациях силы тяжести в моменты первого и последнего контактов были выявлены аномалии с амплитудой до 8 мкГал (5,3 ± 1,4 и 6,8 ± 1,4 мкГал), возможно, связанные с атмосферными и ионосферными эффектами на пункте наблюдений.
Еще один важный результат можно получить, используя результаты многолетних измерений с различными типами абсолютных гравиметров (от ГАБЛ до ГАБЛ-П, рис. 5) на обсерватории Ключи [11-13].
В этом случае можно рассмотреть вопрос о стабильности значения силы тяжести во времени. Значения микрогальной части полного значения на пункте приведены на рис. 6.
510
490 480 470 460 450 440
СТ1 т—1 го Ln т—1 го LT) г- сп т—1 оо LT) г- сл т—1 го LT)
г-. оо оо оо оо оо СП сл СП сл СП о о о о о 1—1 1—1 ч—1
ел en сл сл сл сп сл сп сл сп сл сп о о о о о о о о
*—1 *—1 *—1 *—1 *—1 *—1 т—1 *—1 *—1 *—1 *—1 *—1 ГЧ| ГХ| ГЧ| (-41 ГЧ| (-41 ГЧ|
LO LO LO LO LO LT3 LO LT> LO LT> LO LT> LO LT> LO LO LO LO LO LO
о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о
со со со со со со со со со со со со со со со со со со со со
гм гм гм гм ГЧ1 см ГЧ1 гм ГЧ1 гм гч1 гм гч1 гм (~М гм гм гм гм
Рис. 6. Значение силы тяжести по наблюдениям в обсерватории Ключи за период с мая 1977 г. по июнь 2015 г. (микрогальная часть абсолютного значения)
В итоге приходим к выводу, что по экспериментальным данным, полученным с 1977 г. по 2015 г., стабильность значения силы тяжести на пункте следует оценить как 0,1-0,2 мкГал в год. В Европе, по данным германской обсерватории (Bad-Homburg, координаты 50,23 °N, 8,61 °Б, период 1994-2004 гг., использована группа абсолютных гравиметров FG5), стабильность значения силы тяжести также лежит в пределах ошибки измерений 2 мкГал [14, 15], т. е. возможный уровень вариаций составляет те же 0,2 мкГал в год. Таким образом, на современном этапе возможный эффект глобального изменения силы тяжести можно ограничить 10-10 в год от нормального значения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Stephenson F. R., Morrison L. V., Hohenkerk C. Y. Measurements of the Earth's rotation: 720 BC to AD 2015 [Электронный ресурс] // Proc. R. Soc. - 2016. - A 472:20160404. - Режим доступа : http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2016.0404.
2. О замедлении вращения Земли / В. Ю. Тимофеев, Е. В. Бойко, Д. Г. Ардюков, А. В. Тимофеев, И. С. Сизиков, Д. А. Носов // Вестник СГУГиТ. - 2018. - Т. 23, № 1. - С. 40-53.
3. Радзиевский В. В. О гравитационном эффекте солнечных затмений и его измерении // Поиски механизма гравитации : сб. научн. тр. - Нижний Новгород : Издатель Ю. А. Николаев, 2004. - С. 116-121.
4. Савров Л. А. Экспериментальные поиски поглощения гравитации и пятой силы // Поиски механизма гравитации : сб. научн. тр. - Нижний Новгород : Издатель Ю. А. Николаев, 2004. - С. 121-133.
5. Земноприливные наблюдения и гипотеза экранирования тяготения / Б. П. Перцев, М. В. Кузнецов, М. В. Иванова, О. В. Ковалева, Л. В. Кузнецова // Физика Земли. - 1994. -№ 10. - С. 70-72.
6. A TransSiberian Tidal gravity profile (TSP) for the validation of the ocean tides loading corrections / B. Ducarme, V. Yu. Timofeev, M. Everaerts, P. Y. Gornov, V. A. Parovishnii, M. van Ruymbeke // Journal of Geodynamics. - 2008. - Vol. 45 (2-3). - P. 73-82.
7. Гриднев Д. Г., Сарычева Ю. К., Тимофеев В. Ю. Наблюдения вариаций силы тяжести в момент солнечного затмения 31 июля 1981 г. // Геология и геофизика - 1985. - № 3. -С. 93-100.
8. Yang Xin-She, Wang Qian-Shen. Gravity anomaly during the Mohe total solar eclipse and new constraint on gravitational shielding parameter // Astrophysics and Space Science. - 2002. -Vol. 282. - P. 245-253.
9. Ducarme B., Sun H.P., d'Oreye N., van Ruymbeke M., Mena Jara J. Interpretation of the Tidal Residuals during the July 11, 1991 Total Solar Eclipse // Journal of Geodesy. - 1999. - 73. -P. 53-57.
10. Van Ruymbeke M., Lio Shaonaing, Mansinha L., Meurers B. Search for the Gravitational Absorption Effect Using Spring and Super-conducting Gravimeters during the Total Solar Eclicpse of August 11, 1999 // Marees Terrestres Bulletin D'Informations (BIM). - 2003. - Vol. 138. -P. 10967-10976.
11. Laser ballistic gravimeter GABL-M and gravity observation results / G. P. Arnautov, E. N. Kalish, M. G. Smirnov, Yu. F. Stus', V. G. Tarasyuk // Avtometria. - 1994. - Vol. 3. -P. 3-11.
12. Non-tidal Gravity variation and Geodynamic Processes / Y. F. Stus, G. P. Arnautov, E. N. Kalish, V. Y. Timofeev // Gravity and Geoid. - Germany : Shpringer, 1995. - P. 35-43.
13. Арнаутов Г. П. Результаты международных метрологических сравнений абсолютных лазерных баллистических гравиметров // Автометрия. - 2005. - Т. 41, № 1. - С. 126-136.
14. Hinderer J., Crossley D. Second Decade of SGP Project // NEWSLETTER. - 17. -5 June 2006. - P. 2-12.
15. L. Robertson, O. Francis, T.M. van Dam, J. Faller, D. Ruess, J.-M. Delinte, L. Vitushkin, J. Liard, C. Gagnon, Guo You Guang, Huang Da Lun, Fang Yong Yuan, Xu Jin Yi, G. Jeffries, H. Hopevell, R. Edge, I. Robinson, B. Kibbe, J. Makinen, J. Hinderer, V. Amalvict, B. Luck, H. Wilmes, F. Rehren, K. Schmidt,. M, Schnull, G. Cerutti, A. Germmak, Z. Zabek, A. Pachuta, G. Arnautov, E. Kalish, Yu. Stus, D. Stizza, J. Friderich, J.-M. Chartier, I. Marson // Metrologia. -2001. - Vol. 38, No. 1. - P. 71-78.
Получено 29.11.2017
© В. Ю. Тимофеев, Е. Н. Калиш, Ю. Ф. Стусь, Д. Г. Ардюков, Е. В. Бойко, А. В. Тимофеев, И. С. Сизиков, Д. А. Носов, М. Г. Смирнов, 2018
GRAVITY OBSERVATIONS IN SIBERIA DURING SOLAR ECLIPSE
Vladimir Yu. Timofeev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, D. Sc., Chief Researcher, phone: (383)335-64-42, e-mail: timofeevvy@ipgg.sbras.ru
Eugenii N. Kalish
Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 1, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Senior Researcher, e-mail: kalish@iae.nsk.su
Yurii F. Stus
Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 1, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Senior Researcher, e-mail:yfstus@academ.org
Dmitrii G. Ardyukov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Senior Researcher, phone: (383)335-64-42, e-mail: ardyukovdg@ipgg.sbras.ru
Elena V. Boyko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Researcher, phone: (383)335-64-42, e-mail: boykoev@ipgg.sbras.ru
Anton V. Timofeev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Researcher, phone: (383)335-64-42, e-mail: timofeevav@ipgg.sbras.ru
Igor S. Sizikov
Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 1, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Engineer, e-mail: sizikov.i.s@gmail.com
Dmitrii A. Nosov
Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 1, Аkademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Engineer, e-mail: danossov@ngs.ru
Michail G. Smirnov
Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 1, Akademik Koptyug Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Leading Engineer
Mobile absolute and spring gravimeters are used for different kinds of gravity observations. Modern methods and equipment allow to make gravity measurement at 10-9 level from normal value g0 (up to 1 microgal = 10 nm/sec2). Tidal and apparatus effects are excluded. Precise gravity observations during solar eclipses are used for gravimeters testing and for gravitation hypothesis estimation (shielding Moon effect on gravitational force of the sun). We made measurement using spring gravimeters Ascania and LaCoste&Romberg and absolute GABL gravimeters of different modifications (made by Automation and Electrometry Institute of the Siberian Department of the Russian Scientific Academy). The result of three solar eclipses 1981, 1997 and 2008 at southern Siberia are discussed and analyzed. The observation showed that gravity effect at eclipse moment was absent on microgal level. Also we reviewed the gravity force stability by results of Kluchi station (Novosibirsk, Siberia, Russia).
Key words: gravity force, gravity force variation, absolute laser gravimeter, spring gravime-ter, solar eclipses in Siberia, atmospheric and ionospheric effects, gravity force stability, gravitational absorption effect.
REFERENCES
1. Stephenson, F. R., Morrison, L. V., & Hohenkerk, C. Y. (2016). Measurements of the Earth's rotation: 720 BC to AD 2015. Proc. R. Soc., A 472:20160404. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2016.0404.
2. Timofeev, V. Yu., Boyko, E. V., Ardyukov, D. G., Timofeev, A. V., Sizikov, I. S., & Nosov, D. A. (2018). On the slowing down of the Earth's rotation. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 23(1), 40-53 [in Russian].
3. Radzievskiy, V. V. (2004). On the gravitational effect of solar eclipses and its measurement. In sbornik nauchnykh trudov: Poiski mekhanizma gravitatsii [Сollection of Scientific Papers: The Search for the Mechanism of Gravity] (pp. 116-121). Nizhny Novgorod: ID Yu. A. Nikolaev [in Russian].
4. Savrov, L. A. (2004). Experimental searches for the absorption of gravity and fifth force. In sbornik nauchnykh trudov: Poiski mekhanizma gravitatsii [Сollection of Scientific Papers: The Search for the Mechanism of Gravity] (pp. 121-133). Nizhny Novgorod: ID Yu. A. Nikolaev [in Russian].
5. Pertsev, B. P., Kuznetsov, M. V., Ivanova, M. V., Kovaleva, O. V., & Kuznetsova, L. V. (1994). Earthtidal observations and the hypothesis of gravitational shielding. Fizika zemli [Phisics of the Solid Earth], 10, 70-72 [in Russian].
6. Ducarme, B., Timofeev, V. Yu., Everaerts, M., Gornov, P. Y., Parovishnii, V. A., & M. van Ruymbeke. (2008). A TransSiberian Tidal gravity profile (TSP) for the validation of the ocean tides loading corrections. Journal of Geodynamics, 45(2-3), 73-82.
7. Gridnev, D. G., Sarycheva, Yu. K., & Timofeev, V. Yu. (1985). Observations of gravity variations at the time of the solar eclipse July 31, 1981. Geologiya i geofizika [Geology and Geophysics], 3, 93-100 [in Russian].
8. Yang Xin-She, & Wang Qian-Shen. (2002). Gravity anomaly during the Mohe total solar eclipse and new constraint on gravitational shielding parameter. Astrophysics and Space Science, 282, 245-253.
9. Ducarme, B., Sun, H.P., d'Oreye, N., van Ruymbeke M., & Mena Jara J. (1999). Interpretation f the Tidal Residuals during the July 11, 1991 Total Solar Eclipse. Journal of Geodesy, 73, 53-57.
10. Van Ruymbeke M., Lio Shaonaing, Mansinha L., & Meurers B. (2003). Search for the Gravitational Absorption Effect Using Spring and Super-conducting Gravimeters during the Total Solar Eclicpse of August 11, 1999. Marees Terrestres Bulletin D'Informations (BIM), 138, 10967-10976.
11. Arnautov, G. P., Kalish, E. N., Smirnov, M. G., Stus', Yu. F., & Tarasyuk, V. G. (1994). Laser ballistic gravimeter GABL-M and gravity observation results. Avtometria, 3, 3-11.
12. Stus, Y. F., Arnautov, G. P., Kalish, E. N., & Timofeev, V. Y. (1995). Non-tidal Gravity variation and Geodynamic Processes. In Gravity and Geoid(pp. 35-43). Germany: Springer.
13. Arnautov, G. P. (2005). Results of international metrological comparisons of absolute laser ballistic gravimeters. Avtometriya [Autometry], 41(1), 126-136 [in Russian].
14. Hinderer, J., & Crossley, D. (2006). Second Decade of SGP Project. Newsletter, June 5, 17, 2-12.
15. Robertson, L., Francis, O., van Dam, T. M., Faller, J., Ruess, D., Delinte, J.-M., ... Marson I. (2001.) Metrologia, 38(1), 71-78.
Получено 29.11.2017
© V. Yu. Timofeev, E. N. Kalish, Yu. F. Stus, D. G. Ardyukov, E. V. Boyko, A. V. Timofeev, I. S. Sizikov, D. A. Nosov, M. G. Smirnov, 2018
