az Eötvös-hatás
A
forgó Földdel együtt mozgó testekre ható centrifugális erőn túl, a felszínen mozgó testekre további erőhatás, az ún. Coriolis-erő is hat. Az Coriolis-erőnek a Föld felszínével párhuzamos összetevője mellett van egy arra me-rőleges komponense is, amit a geodéziai irodalom Eötvös-hatásnak nevez. Ez a nyugatra mozgó tes-tekre ható eredő súlyerőt megnöveli, a keletre moz-gók esetében viszont a mérlegre kisebb erő hat. A sé-táló emberre ható súlyerő tízezred résznyit változik, de repülőgépek esetében a teljes nehézségi gyor-sulás módogyor-sulása jelentős.Ciklon, hurrikán, tájfun és a Coriolis-erő A Coriolis-erő földfelszínnel párhuzamos hatása a levegőtömegek mozgását lényegesen befolyásolja.
Egy álló henger közepe és széle közötti nyomáskü-lönbség a hengerbe töltött gáz részecskéit befelé mozgatja, ha a középpontban a nyomás alacso-nyabb. Ha a henger balra (óramutató járásával szem-ben) forog, a sugárirányban befelé induló részecske pályája jobbra eltérül. A gázáramlás örvénnyé ala-kul, amelynek neve ciklon, hurrikán vagy tájfun.
A magasnyomású helyekről kifelé haladó részecskék
Az Ω szögsebességgel forgó Föld felületén mozgó testre a teljes Coriolis-erő két hatást fejt ki. A nyugat felé tartó felületi mozgást a forgástengely irányába (észak felé) téríti el. A felületre merőlegesen pedig megnöveli a testre ható súlyerőt. A gravitációs gyorsulás változá-sát adó Eötvös-hatás a Coriolis-erő és a centrifugális erő együtteséből adódik.
Az alacsony nyomású hely felé áramló levegő
részecskéinek pályája az északi féltekén jobbra eltérül a Coriolis-erő hatására. Ebből az óramutató járásával ellentétes irányú örvénylés jön létre. Ezt a hatást példázza a Mexikói-öböl felett kialakuló hurrikánról készült űrfelvétel.
CSERTI JÓZSEF – PATKÓS ANDRÁS
pályájának elfordulásából jobbra (óramutató járása irányába) forgó örvény jön létre, amit anticiklon-nak hívanticiklon-nak.
Az Eötvös-hatás felfedezésének históriája Oskar Hecker – 1901 és 1905 között – egy az óceá-nokon haladó hajón tanulmányozta a nehézségi gyorsulás földrajzi változásait; e mérései során a lég-nyomást a nehézségi erővel kiegyensúlyozó higanyos barométer értékeit a víz forráspontjának légnyo-másfüggésével hasonlította össze. Eötvös a közzé-tett adatok és a hajók mozgásiránya közötti szisz- tematikus kapcsolatban felfedezte a Coriolis-erő függőleges komponensének hatását. Hecker az ada-tok Eötvös által javasolt újraértékelését követően új méréseket is végzett. A Fekete-tengeren kelet- nyugati irányban egymással szemben haladó hajó-kon végzett mérések korrekciója után egymással tökéletesen egyező nehézségi gyorsulási adatokat talált. A nehézségi gyorsulásnak a Coriolis-erő füg- gőleges komponensének hatására bekövetkező módo- sulását Eötvös-hatásnak nevezte el.
A Föld forgásának újabb bizonyítéka:
Eötvös forgó mérleghintája
Minden, gyermekét hintáztató szülő tudja, hogy a lengő hinta kitérülésének maximumánál – ami-kor az megáll a levegőben – érdemes leginkább új lökést adni, hogy az a következő lengésnél még magasabbra repüljön. Ezt a gondolatot alkalmazta Eötvös, hogy demonstrálja az Eötvös-hatást.
Egyenletesen forgatható korongra épített rá egy mérleghintára hasonlító eszközt. A vízszintes ten-gely körül „libikókázni” képes rúd két végére egyenlő súlyokat rögzített. Így álló helyzetben a mérleg-hinta két karja kiegyensúlyozta egymást. A forgó hintán, amikor az egyik súly keletre, a másik ugyan- akkor nyugatra halad, az Eötvös-hatás szerint el-lenkező előjelű súlykorrekciót kapnak. Ez nagyon kis hatás, ám ha éppen a mérleghinta saját lengési
ütemének megfelelő gyakorisággal váltakozik a súlyt változtató erőlökés, akkor a hinta meglökésének mintájára a mérleghinta lengéseinek is egyre nő a kitérése.
A nagybeteg Eötvös nem elégedett meg azon-ban az erőhatás létezésének látványos illusztrálásá-val, hanem eszközét kiegészítette a Föld forgási sebességének mérésére alkalmas egységgel. A ké-szüléket egy áramjárta tekercs középtengelyére he-lyezte el és a két súlyra egy-egy mágnest erősített.
A rendszert átölelő tekercs tengelyével párhuza-mos mágneses tér kölcsönhatása a forgó mágne-sekkel változó nagyságú forgatónyomatékot fejt ki a libikókára. Ezt az áramerősség változtatásával úgy szabályozta, hogy a „mágneses kompenzátor”
forgató hatása éppen kioltsa a Coriolis-erőből szár-mazó hintáztató hatást. A kioltás feltételéből meg-határozható a Föld forgási szögsebessége.
Eötvös Loránd forgó „mérleghintája”, amely a Coriolis-hatást használja a Föld forgási szögsebességének méré-sére (a fénykép az Eötvös Loránd Emlékgyűjteményben található eredeti eszközről készült).
43 AZ EÖtVÖS-tÖRVénytŐL AZ EÖtVÖS-IngÁn KERESZtÜL AZ EÖtVÖS-HAtÁSIg
Így alkotott Eötvös a Föld forgására a Foucault- ingával egyenértékű, ám attól független bizonyí- tékot.
Az Eötvös-korrekció a modern földszerkezeti kutatásokban
A Föld domborzatát egy ideális forgási ellipszoid-hoz viszonyítva térképezik fel. A valós tömegelosz-lás által létrehozott gravitációs gyorsutömegelosz-lásnak ettől
mérhető pozitív eltérése nagyobb, míg csökkenése kisebb tömegű felszíni alakzatra utal. Tengerrel, jéggel sok kilométer vastagon lefedett területeken a domborzat megismerésére hatékony módszer a gravitációs gyorsulás térkép elkészítése repülő- gépes gravimetriával. A Föld felszínéhez képest nagy sebességgel mozgó, nagy területet lefedni képes felmérések kiértékelésének szerves része az Eötvös- korrekció.
Az Antarktisz északi csücskében elhelyezkedő Maud királyné föld több száz millió évvel ezelőtt
A Maud királyné föld gravimetriás anomália térképpel kirajzolt „domborzati” térképe. A gravitációs
anomália legnagyobb (legpozitívabb) értékei köze- lében húzódó pontsor a jégtakaró alól kiemelkedő hegyszirteket mutatja (nevük inuit szóval: nunatak).
A légi fényképeken csak ezek jelzik a kiterjedt hegységrendszert. (Riedel, S. [2009]: Airborne-based geophysical investigation in Dronning Maud Land, Antarctica, PhD thesis, Bremen ábrája nyomán készült illusztráció)
CSERTI JÓZSEF – PATKÓS ANDRÁS
valószínűleg a mai Mozambik partjainál csatlako-zott a Gondwana őskontinens részeként Afriká-hoz. A kelet-afrikai hegységlánc antarktiszi párjá-nak megtalálása nagy kihívás a 2 km vastagságú jégtakaró alatt. A repülőgépes felmérés során a nyers adatok Eötvös-korrekcióját követően mintegy 1,2 mil-lió négyzetkilométeres terület gravitációs anomá-lia térképét rajzolták meg. Így sikerült a korábban a jég fölé kihatoló pontszerű kőzetszigetek körül megjeleníteni a teljes domborzati térképet.
Eötvös Loránd valószínűleg elégedetten nyug-tázná, hogy a Föld gravitációs terének mérésé- ben bekövetkezett folyamatos pontosítás révén
„módunkban van biztosabb alapokra fektetni a földkéreg architektúrájának tanát, némi bepillan-tást nyerve olyan mélységekbe, melyekhez sze-münk egyáltalában nem hatolhat, és fúróink el nem érnek”.