지구의 중력지구의 중력 (16(16 장장 )) GRAVITY GRAVITY

중력이란 ?

지구가 잡아 당기는 힘

만유인력의 한 형태

1) 1) 만유인력과 중력만유인력과 중력 mm11 m me e

F = G -------- = mF = G -------- = m11 g g

rr22

g:g: mmee 에 의해 야기된 에 의해 야기된 mm11 물체의 중력가속도물체의 중력가속도

mmee

g = G ------ g = G ------

rr22

mm11

oo

oo mmee

FF gg

생각해 봅시다생각해 봅시다

만유인력과 중력가속도의 공식이 가진 의미를 이해합시다만유인력과 중력가속도의 공식이 가진 의미를 이해합시다 ..

만유인력과 중력만유인력과 중력 , , 중력과 중력가속도의 관계를 확실히 이해 합시다중력과 중력가속도의 관계를 확실히 이해 합시다 ..

2) 2) 측량 과 중력측량 과 중력

수선의 기울어짐 ( 산맥의 영향 ) 이 이론치보다 작음 - 산맥 뿌리의 영향 (Airy; 지질학원론 그림 20-15)

측량 , 측지 , 지구물리학 - 국제 측지학및지구물리학연합회 (IUGG)

** 왜 왜 NASANASA 에서 중력 연구를 하나요에서 중력 연구를 하나요 ??

The map of the Earth's gravity field provided by NASA(Jet Propulsion Laboratory)

3) 3) 중력 측정의 방법중력 측정의 방법

절대중력측정절대중력측정 가속도중력계가속도중력계 진자중력계진자중력계

상대중력측정 상대중력측정 용수철 중력계 용수철 중력계 - - 정밀중력측정 정밀중력측정 ll

그림 16.26

알기쉬운지구물리학 그림 8.14

3) 3) 중력계중력계

상대중력측정계 상대중력측정계 - - 정밀중력측정 정밀중력측정 <10<10-8-8GalGal

Worden gravimeterLa Coste gravimeter

야외 측정 야외 측정

a) 측량 및 장비 세팅 b) 측정

생각해 봅시다생각해 봅시다

절대중력과 상대중력 측정방법의 근본적인 차이는절대중력과 상대중력 측정방법의 근본적인 차이는 ??

야외측정에서 상대측정방법을 사용하고 있는 이유는야외측정에서 상대측정방법을 사용하고 있는 이유는 ? ?

중력계의 종류를 기억합시다중력계의 종류를 기억합시다 ..

4) 4) 중력자료 해석의 원리와 과정중력자료 해석의 원리와 과정

“ “ 중력의 분포로부터 밀도의 분포를 구하고 이로부터 중력의 분포로부터 밀도의 분포를 구하고 이로부터 지질구조를 알아냄 “지질구조를 알아냄 “

* * 중력에 미치는 외부 요인의 제거 중력에 미치는 외부 요인의 제거 - - 보정 보정 (1) (1) 위도에 따른 차이 위도에 따른 차이 - - 위도보정 위도보정 (2) (2) 고도에 따른 인력 변화 고도에 따른 인력 변화 - - 프리에어 보정 프리에어 보정 (3) (3) 물질의 인력 변화 요인 물질의 인력 변화 요인 - - 부게 보정 부게 보정

중력자료 해석의 과정중력자료 해석의 과정

• 측정점과 기준면 사이의 높이 차와 지형물질의 영향이 남아 있음

•높이 차이만큼의 중력효과 보정 지형물질의 영향이 남아 있음

* 지형물질의 영향까지 보정 기준면에서 측정한 것과 같은 효과

지구의 자기지구의 자기 , , 자기장자기장 (17(17 장 장 485p~)485p~)

1) 1) 지구자기는 어떠한 모습일까요지구자기는 어떠한 모습일까요 ??

2) 지자기는 어떻게 연구하나요 ?- 지자기성분 ( Geomagnetic Elements)

Inclination (I) = tan-1(|H|/|F|)Declination (D) = tantan-1-1(Hy/Hx)(Hy/Hx)

전성분 Total component (F), 수평성분 Horizontal component (H),수직성분 Vertical component (Z)편각 Declination (D) and 복각 Inclination (I),

생각해 봅시다생각해 봅시다

전성분전성분 , , 수직성분수직성분 , , 수평성분 간의 관계는수평성분 간의 관계는 ? ?

편각과 복각이 가지는 의미를 이해하라편각과 복각이 가지는 의미를 이해하라 ..

자기탐사 자기탐사 Magnetic ExplorationMagnetic Exploration

육상 자기탐사 : 지상에서 관심 대상 지역을 정밀하게 조사

항공자기탐사 : 헬리콥터나 항공기를 사용하여 광범위한 지역을 단 시간 내에 조사

3) 3) 지구 자기장의 원인은 무엇일까요지구 자기장의 원인은 무엇일까요

magnetosphere

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/space/model/models/igrf.htmlhttp://nssdc.gsfc.nasa.gov/space/model/models/igrf.html

1. 지구 내부

a. 외핵부 (~90%)

b. 자화된 지각

2. 지구 표면 및 외부

a. 이온권 (ionosphere)

b. 자기권 ( magnetosphere)

지구내부 자기장의 발생 지구내부 자기장의 발생 - - 다이나모이론다이나모이론

영구 발전의 조건

1) 초기자장 부여 2) disk rotating 을 유지하기 위한 지속적인 에너지 존재

mag

neti

c

field

copper disk

Rotat

ion

electrical current

지구내부에 존재하는 스스로 발전하는전 , 자기 발전기 (self exciting dynamo)

4) 지구자기장은 어떻게 변화하나요 ?

Secular( 영년변화 ): 수십년 또는 수백년 단위로 서서히 일어나는 geomagnetic field 의 변화 - originating in the Earth’s core

Diurnal( 일변화 ): 일 단위로 급격하게 일어나는 geomagnetic field 의 변화- Caused by Earth rotation and solar wind.

Magnetic storms( 자기폭풍 ): 갑작스럽게 나타나는 큰 규모의 magnetic disturbances (> 1000 nT) - are correlated with sunspot activity.

생각해 봅시다생각해 봅시다

지구자기의 원인의 대부분을 차지하는 외핵부는 어떠한 구조적 지구자기의 원인의 대부분을 차지하는 외핵부는 어떠한 구조적

특징을 가지고 있는가특징을 가지고 있는가 ? ?

당신은 다이나모이론을 어떻게 설명하겠는가당신은 다이나모이론을 어떻게 설명하겠는가 ? ? 지구가 자기장을 지구가 자기장을 가질 수 있게 된 하나의 가설이라면가질 수 있게 된 하나의 가설이라면 ? ?

지구 외부로부터의 지구 외부로부터의 Magnetic SourceMagnetic Source 도 중요하다도 중요하다 . . 왜 그럴까왜 그럴까 ??

시간에 따라 변하는 지자장시간에 따라 변하는 지자장

Variation of geomagnetic total intensityfor the last 400 years.

시간에 따라 변하는 지구 자장 – 자극의 이동시간에 따라 변하는 지구 자장 – 자극의 이동

자극 (magnetic poles) : 복각이 90 도인 지점

자북 , 자남

생각해 봅시다생각해 봅시다

지자기 변화가 지니는 의의는지자기 변화가 지니는 의의는 ??

자극자극 (( 겉보기자극겉보기자극 )) 의 이동이 나타내는 의미는 무엇인가의 이동이 나타내는 의미는 무엇인가 ??

6) 6) 과거 지질시대의 자기연구과거 지질시대의 자기연구-- 고지자기고지자기 (Paleomagnetism)(Paleomagnetism)

과거 지구의 자기특성 연구

1) 지층에 복사되어 남아 있음 - 지구 자기의 화석

2) 시대 , 지역에 따라 달리 나타남

생각해 봅시다생각해 봅시다

과거 지질시대의 지구자기가 어떻게 지층 속에 복사되어 있을까 과거 지질시대의 지구자기가 어떻게 지층 속에 복사되어 있을까

생각해 보자생각해 보자

고지자기 연구는 판구조 연구에서 결정적인 역할을 하였다고지자기 연구는 판구조 연구에서 결정적인 역할을 하였다 . . 왜 왜 그러할까그러할까 ??