Наблюдаемые приливные явления на Земле:
Наблюдения за морскими приливами осложнены тем, что на высоту морского прилива влияют конфигурация берегов, температура и соленость воды, климатически условия. Учесть все эти факторы с необходимой точностью -- очень сложная задача. Дж.Дарвин наблюдал долгопериодическую составляющую морского прилива и получил, что амплитуда приливной волны составляет всего 2/3 от расчетной.
Наблюдения вариаций высот земной поверхности также технически очень сложная задача.
Пусть точка 
лежит на земной поверхности. Через эту точку проходит
поверхность уровня 
. Невозмущенная приливами поверхность уровня
проходит через другую точку, назовем ее точкой 
. Вектор силы тяжести есть
отношение приращения потенциала к расстоянию между точками и . Для
определенности будем считать, что точка расположена выше точки , а
расстояние между ними равно 
.
Тогда
.
Но
, поэтому
.
Выражение в скобках равно нулю, так как по условию и возмущенный потенциал в
точке и невозмущенный потенциал в точке
равны одной и той же постоянной 
.
Итак, приливная вариация высоты поверхности уровня для абсолютно твердой Земли определяется через приливообразующий потенциал следующим образом
Согласно (6.13) приливные колебания поверхности уровня можно вычислить по формуле
Поверхность Земли, естественно, не повторяет движений поверхности уровня, хотя и "тянется" за ней. В первом приближении можно считать, что колебания поверхности Земли пропорциональны колебаниям поверхности уровня
Таким образом, число 
есть упругая постоянная, которая называется первым числом Лява.
При деформации Земли происходят перераспределение масс. При этом изменяется и собственный гравитационный потенциал планеты. Предполагая, что изменение потенциала пропорционально приливообразующему потенциалу, можно записать
Постоянная 
есть второе число Лява.
Если бы Земля была абсолютно твердой, то никаких деформаций бы не было и обе упругие постоянные Лява равнялись бы нулю. В действительности первое число приблизительно равно 0,5, а второе 0,2.
Обратимся снова к формуле (6.12). Чтобы получить приливную вариацию силы тяжести нужно продифференцировать приливообразующий потенциал по радиусу Земли, а знак производной изменить на обратный, так как при увеличении силы тяжести растет компонента силы, направленная внутрь Земли.
В частности, лунный прилив создает вариацию силы тяжести
Формула (6.21) дает возможность вычислить изменение силы тяжести только за
счет приливообразующего потенциала, но не учитывает того факта, что высота
прибора (гравиметра), с помощью которого измеряются вариации, также
изменятся под действием тех же приливов. Известно. Что с увеличением высоты
сила тяжести уменьшается, таким образом происходит усиление вариаций силы
тяжести ( приблизительно на 20%). Так, если приливная вариация силы
тяжести для твердой Земли есть
, то истинной приливной
вариацией будет
где множитель 
называется дельта фактором.
Дельта фактор постоянные Лява связаны между собой, в первом приближении, линейной зависимостью
Как мы уже говорили, вариации силы тяжести измеряют специальным гравиметром, обладающим очень высокой чувствительностью. Такой гравиметр обычно не переносят из одной точки в другую. Он устанавливается стационарно на специальных станциях, где ведутся непрерывные наблюдения за приливами. В Московском университете такая станция имеется в ГАИШе в отделе гравитационных измерений. Гравиметр связан с компьютером, на котором выполняется графическое представление изменения силы тяжести.
Формула (6.23) выведена при условии, что приливная волна имеет очень большое период, то есть практически -- это статический вариант, которого в действительности не бывает. Экспериментальные исследования показали, что упругие постоянные нельзя считать постоянными величинами: они зависят от периода волны. Зависимость дельта-фактора от периода приливной волны является очень сильным средством для тестирования принятой модели планеты.
Приливные силы изменяют не только величину силы тяжести, но ее направление, что отклоняет отвесную линию. Формулу для оценки отклонений отвесной линии получим, если продифференцируем изменение высоты уровенной поверхности по горизонтальной координате. Из формулы (6.18) следует, что угол отклонения отвесной линии в плоскости меридиана для абсолютно твердой Земли равен
Согласно Мельхиору: для Луны
,
для Солнца
.
Наблюдения за отвесной линией производят высокочувствительными горизонтальными маятниками на специальном подвесе, который позволяет усилить влияние ничтожно малых отклонений вертикали относительно жесткого основания. Применяют также и вертикальные маятники, которые помещают в скважины. Высокую чувствительность в этом случае обеспечивается специальными датчиками перемещений. Приборы, предназначенные для регистрации вариаций в направлении отвесной линии, носят название наклономеров. В любом случае непрерывно регистрируется вариации вертикали относительно опоры. Та, в свою очередь, также подвержена влиянию приливных сил, которые наклоняют опорную площадку. Если бы Земля была абсолютно жидкой, наклон ее поверхности совпал бы с поверхностью уровня, никакой прибор не сумел бы отметить отклонение отвесной линии. Для абсолютно твердой Земли отклонение отвесной линии можно вычислить по формуле (6.24). Очевидно, что для реальной Земли это отклонение нужно вычислять с учетом упругости, то есть нужно снова ввести фактор
Между гамма-фактором и числами Лява также имеется связь
Однако, гамма-фактор не является глобальной характеристикой планеты, а скорее отражает местные геологические особенности. В частности, в Японии делаются попытки использовать наблюдения за вариациями отклонений отвеса для предсказания землетрясений.
Под действием приливных сил отдельные регионы земной поверхности растягиваются, другие -- сжимаются. Величину таких деформаций можно измерить с помощью приборов, которые называются экстенсометрами (деформографами). В распоряжении отдела гравитационных измерений ГАИШ (руководитель проф.В.Н.Руденко) имеется лазерный деформограф, смонтированный в штольне Баксанской обсерватории ГАИШ. Он предназначен для обнаружения возможного проявления гравитационных волн, пришедших из далекого Космоса. Но на него, в первую очередь, влияют приливные деформации земной коры, которые в значительной степени зависят от локальных особенностей местных условий (от геологии).
Наблюдения за вращением Земли относительно звезд могут быть только
астрономическими. В прошлые годы этим занимались Службы Времени, которые
определяли моменты пересечения звездами небесного меридиана. Этой цели
служил пассажный инструмент. Теперь появились новые средства, позволяющие
существенно увеличить точность наблюдений -- это радиоастрометрические
инструменты и, прежде всего, РСДБ -- радиотелескопы со сверхдлинной базой.
Наблюдения далеких радиоисточников, расположенных в других галактиках,
позволило увеличить точность наблюдений почти на три порядка. С помощью этих
же наблюдений, определяют координаты полюсов на земной поверхности.
Значительный вклад в проблему повышения точности астрономических наблюдений
внесли навигационные спутники (GPS), лазерные наблюдения за специальными
спутниками. Короче говоря, проблема определения скорости вращения Земли
решается совместно с другими проблемами, которые объединяются под названием
геодинамики. Эти наблюдения позволяют определить одну из глобальных характеристик
упругости планеты Земля, а именно постоянную Лява , которая определяет одну
из главных зональных гармоник приливных деформаций Земли, ответственной за
периодические изменения момента инерции планеты.
