2. MANIFESTĂRI TERESTRE ALE ATRACȚIEI UNIVERSALE

„... Tot ce-a chinuit altădată
Mintea-nțelepților vechi și tot ce frămîntă zadarnic
Școlile noastre cu lărmuitoare dezbateri, în față
Astăzi privim, căci știința lui Newton împrăștie norii.
...
...
Cerul înalt îl ajungem cu mîna ș-acuma se vede
Tainița oarb' a Pămîntului...”

EDM. HALLEY (trad. Teodor A. Naum)

„Cînd Newton a formulat legea gravitației el n-a spus că Soarele ori Pămîntul ar avea proprietatea de a atrage; el a spus doar că orice corpuri, de la cele mai mari pînă la cele mai mici, par a avea proprietatea de a se atrage reciproc, adică lăsînd la o parte problema cauzei mișcării corpurilor, a formulat o proprietate comună tuturor corpurilor, de la cele infinit de mari, pînă la cele infinit de mici.”

TOLSTOI

Este un fapt de observație banală că orice corp din natură cade spre Pămînt dacă, nefiind susținut, este liber s-o facă. De aici rezultă că el este supus unei forțe și, cum aceasta se manifestă peste tot în spațiul terestru, înseamnă că sîntem în prezența unui cîmp, în sensul indicat în capitolul precedent.

Forței acesteia, care nu este altceva decît greutatea corpului respectiv și este proporțională cu masa lui, îi corespunde o accelerație egală cu intensitatea cîmpului, mărime care se numește gravitate (de la cuvîntul latin gravitas, care înseamnă greutate; a nu se confunda cu termenul gravitație, derivat din cuvîntul latin gravitatio, cu sensul de atracție). Greutatea, deci forța sub acțiunea căreia corpul tinde să cadă — luînd, în „cădere liberă”, o mișcare uniform accelerată, definită fără ambiguitate de gravitate —, este rezultanta a două forțe: forța de atracție (de gravitate), exercitată asupra corpului de ansamblul maselor terestre, și forța centrifugă, căreia îi este supus corpul în virtutea participării lui la rotația Pămîntului în jurul propriei axe. Cîmpul corespunzător, adică domeniul spațial în care se resimte această influență complexă a atracției maselor terestre și a mișcării de rotație a Pămîntului, influență datorită căreia corpurile de pe Pămînt sînt grele, este unul din cîmpurile fizice principale ale Pămîntului, numit cîmp gravific sau cîmp al gravității. El reprezintă — în terminologia pe care am convenit s-o adoptăm — un mesaj de prim ordin al planetei noastre.

Partea cu mult cea mai importantă a greutății este componenta ei gravitațională. Componenta corespunzătoare forței centrifuge este, evident, nulă la pol pentru a atinge la ecuator, unde este maximă, abia o treime de procent din partea atractivă. Se înțelege, astfel, că practic nu se face o eroare prea mare considerîndu-se greutatea ca datorită atracției Pămîntului, neglijîndu-se deci intervenția forței centrifuge, cu alte cuvinte confundîndu-se cîmpul gravific cu cîmpul gravitațional. De altfel, în geofizică, în particular în utilizarea variațiilor gravității la studiul structurii subsolului, adică în prospecțiunile gravimetrice, se elimină prin calcul, în cadrul tratamentului datelor de observație, efectul corespunzător rotației terestre, așa încît mărimile cu care se operează sînt elemente ale cîmpului gravitațional și nu ale celui gravific. Totuși, cîmpul real este acesta de pe urmă și, la precizia atinsă astăzi în măsurători, se prinde nu numai efectul rotației terestre ci și chiar acela al atracției Lunii și a Soarelui.

Atracția exercitată de Pămînt asupra corpurilor din spațiul care-l înconjoară — asimilabilă, în condițiile indicate mai sus, cu greutatea lor — reprezintă un caz particular al unui fenomen cu totul general, atracția universală. Într-adevăr, în mișcarea Lunii în jurul Pămîntului și a acestuia în jurul Soarelui, se manifestă de asemenea acțiunea unor forțe, căci mișcările respective nu se efectuează pe traiectorii în linie dreaptă cum ar trebui să se întîmple în absența oricărei forțe.

Luînd în considerare căderea corpurilor la suprafața Pămîntului și privind și abaterea constantă a traiectoriilor Lunii și planetelor de la linii drepte tot ca o continuă cădere spre Pămînt, respectiv spre Soare, „marele Newton” — cum îl numește Voltaire — a avut puterea de sintetizare și abstracție necesară pentru a vedea în toate aceste fenomene intervenția unei cauze unice: atracția dintre corpul care cade (corpul atras) și acela spre care cade (corpul atractiv). Mai mult decît atît: deși observația curentă, cu mijloacele care ne stau în mod obișnuit la îndemînă, nu arată că ar exista forțe de atracție între corpurile de dimensiuni mai reduse — deci de mase mai mici — de pe Pămînt, Newton a avut și intuiția generalității fenomenului, postulînd universalitatea lui, adică existența atracției între toate corpurile din Univers, la orice scară.

Faptul că atracția se constată direct numai cînd cel puțin unul din corpuri este „mare” — numai pentru asemenea corpuri sîntem îndemnați să facem, într-o primă etapă, distincție între corpul „atractiv” și corpul „atras”, atracția fiind, de fapt, în toate cazurile, reciprocă — se datorește valorii foarte mici a „constantei gravitației universale”. Această mărime intră, în expresia matematică a legii lui Newton, ca factor de proporționalitate între forța de atracție și raportul dintre produsul maselor corpurilor ce se atrag și pătratul distanței care le separă.

Extinderea legii lui Newton la atracția dintre corpuri oarecari — după ce ea fusese stabilită și verificată pentru corpuri cerești — reprezintă o generalizare cu vaste implicații teoretice și practice, confirmată a posteriori de concordanța tuturor concluziilor deduse din ea cu realitatea. Atunci cînd au fost asigurate condițiile necesare pentru verificări, la scări adecvate ordinului de mărime al fenomenelor de pe Pămînt, s-au obținut rezultatele așteptate, cu precizie impresionantă.

În această ordine de idei este indicat să amintim o descifrare de mesaj gravitațional al Pămîntului care, fără a fi recentă, rămîne permanent actuală, situîndu-se pe primul plan al informațiilor geofizice asupra Pămîntului ca planetă; această informație a fost reliefată, de altfel, prin determinări moderne care au confirmat rezultatele celor de acum aproape trei secole. Este vorba de mesajul pe care îl reprezintă valoarea medie a gravității la suprafața Globului, valoare care asociată cu aceea a constantei gravitației conduce la stabilirea valorii numerice a masei Pămîntului. Pe această cale s-a reușit să se „cîntărească” Pămîntul, determinîndu-i-se masa (circa șase sixtilioane de tone). Ținîndu-se seama de dimensiunile Pămîntului, furnizate de geodezie, rezultă de aici o valoare medie a densității maselor terestre de 5,51 g/cm³. Cum stratele superioare ale scoarței terestre au o densitate medie de circa 2,7 g/cm³, urmează că în interiorul Pămîntului trebuie să existe densități mult mai mari, concluzie oarecum naturală și confirmată de seismologie.

Pregătită de cunoștințe destul de precise cu privire la căderea corpurilor și la mișcarea planetelor, ca și de măsurători directe ale gravității în diverse puncte de pe Glob, legea gravitației universale a jucat un rol primordial în dezvoltarea științei, în particular în aceea a mecanicii cerești și a gravimetriei, disciplina geofizicii care se ocupă cu variatele aspecte ale manifestărilor terestre ale atracției universale. Cît de mare a fost „impactul” nu numai științific dar general cultural al „descoperirii” atracției universale se vede și din faptul că ea a trezit ecouri și în opere literare și filozofice. Să amintim, fără a intra în amănunte, că Voltaire, care a fost cel mai fervent propagator al ideilor lui Newton în Franța, le-a îmbrăcat în haine literare, că Bergson a considerat că însăși „viziunea pe care o avem despre lumea materială este aceea a unei greutăți care cade”, că Longfellow este impresionat de faptul că „orice săgeată care zboară simte atracția Pămîntului”, că George Călinescu își compară propria stabilitate sentimentală cu aceea a aștrilor ținuți pe orbite de atracție:

„Din osie să scoți
Încerci, Til, în zadar
Sistemul planetar.

Să mă abați nu poți
Aștrii mereu mă trag.”

Este interesant și important de semnalat că legea atracției universale este o lege pur descriptivă. Enunțată în termeni sobri de Newton, ea nu explică nimic, nu se referă — așa cum remarcă și Tolstoi în citatul din „Război și pace” pus în fruntea acestui capitol — la cauza atracției. Tocmai în legătură cu aceasta a formulat Newton celebrul său „Hypotheses non fingo”, cuprins în următorul context: „... pînă acum nu am putut încă afla cauza acestor proprietăți ale gravității și nu imaginez ipoteze. Căci orice nu se deduce din fenomene trebuie numit ipoteză; și ipotezele fie metafizice, sau fizice, sau ale calităților oculte, sau mecanice, nu au loc în filozofia experimentală.”

Din punctul de vedere al obiectivelor urmărite de noi, atracția universală interesează prin manifestările ei terestre, cu funcțiunea lor de mesaje fizice ale Pămîntului. Acestea intervin în diverse fenomene, în forme afectate și de rotația terestră, deci sub aspectul lor de efecte ale cîmpului gravității. Viziunea pur geometrică a cîmpului trebuie întregită, în vederea conturării prelungirilor lui fenomenologice, cu un element fizic important, legat de energia potențială corespunzătoare masei unitare situate într-un punct anumit din cîmp, numit pe scurt potențial al punctului respectiv. Noțiunea de potențial are o importanță deosebită în studiul cîmpului gravității (ca și în al altor cîmpuri „potențiale”, cum sînt cîmpul gravitațional și cîmpul geomagnetic), pentru sensul fizic care-i corespunde și, mai ales, pentru o proprietate remarcabilă a expresiei lui matematice, aceea că, într-un punct dat, valoarea potențialului are o legătură determinată cu intensitatea cîmpului în acel punct. Cum intensitatea cîmpului se numește pe scurt „cîmp” (în cazul pe care-l considerăm este chiar gravitatea) și cum legătura este una de deducere a acestei mărimi din potențial (pentru cazul gravității: geopotențial), se spune simplu: cîmpul derivă din potențial. Termenul „derivare”, care pentru nespecialist sugerează doar descendență, indică de fapt și (sau mai ales) o operație matematică prin care se trece de la expresia potențialului la aceeea a cîmpului, de la geopotențial la gravitate.

Mărimea fundamentală a cîmpului gravității, care intervine sub aspecte variate în numeroase manifestări ale acestuia privitoare la Pămînt, este chiar gravitatea. Derivată teoretic din potențialul corespunzător, numit — cum am spus — geopotențial, ea se măsoară practic direct și este mărimea primordială a gravimetriei, chiar prin această accesibilitate directă la determinarea cantitativă precisă — în special pentru variațiile ei — ca și prin sensul fizic și rolul ei în toate manifestările cîmpului gravific. Conținînd ca parte principală, în valoarea măsurată, influența atracției ansamblului maselor terestre dar, suprapuse peste aceasta, și influențele ce-i drept mult mai reduse ale rotației Pămîntului și ale atracției Lunii și Soarelui, gravitatea poate fi eliberată, prin calcul, de aceste influențe secundare, considerate ca „zgomot”. O asemenea eliberare se face, bineînțeles, numai în cazul că se urmărește exclusiv punerea în evidență a unor particularități ale distribuției cîmpului, legate de distribuția de mase din interiorul Globului.

Descifrarea conținutului informațional al mesajului complex al Pămîntului pe care-l reprezintă gravitatea se face în acord cu scara cercetării și cu scopul urmărit, după un prealabil tratament adecvat al datelor de observație. Nu este cazul să intrăm în detalii de ordin tehnic privind acest tratament dar putem semnala că el oferă posibilitatea de a se pune în evidență un efect sau altul, din ansamblul conținut în mesajul global, trecînd în fondul de zgomot și eliminînd ca atare ceea ce nu interesează cercetarea întreprinsă. Astfel, atracția luni-solară se elimină ca efect perturbant dacă se urmărește, în prospecțiunile gravimetrice de înaltă precizie, cunoașterea structurii subsolului dar este detectată și înregistrată ca semnal util în cercetările privind mareele terestre, fenomen asemănător, ca manifestare și prin cauzele lui, cu fluxul și refluxul mării. De asemenea, în cadrul prospecțiunilor gravimetrice avînd ca obiectiv cunoașterea structurii crustei terestre sub un anume nivel de referință, se înlătură prin calcul partea din variațiile gravității ce se constată în măsurătorile executate la suprafața Pămîntului, deci pe un teren variabil, la diverse altitudini și cu un substrat geologic diferind de la un punct la altul, parte care corespunde influențelor de suprafață. Aceste influențe, efecte ale reliefului și ale compoziției maselor crustale de deasupra nivelului de referință adoptat, sînt menținute, însă, în valorile gravității care urmează să se folosească în studii privind echilibrul general al crustei Pămîntului, căci ele reflectă tocmai participarea maselor respective la realizarea sau la deranjarea acestui echilibru.

Pregătite printr-un astfel de tratament adaptat scopului urmărit de cercetare și, de cele mai multe ori, comparate cu valori teoretice corespunzătoare unui model adoptat convențional ca „normal”, deci prezentate ca abateri de la aceste valori sau — cum se zice în mod curent — ca „anomalii gravimetrice”, datele de observație reprezentate de variațiile gravității urmează să fie descifrate pentru punerea în evidență a informațiilor conținute în mesajul pe care ni-l aduc din partea Pămîntului. Această punere în evidență și valorificarea gnoseologică ulterioară se fac pe planuri, la scări și cu scopuri diferite. Schematizînd puțin situația dar subliniind că limitele dintre domeniile ce vor fi indicate nu sînt nete ci rezultă din idealizarea unor zone de tranziție, adeseori largi, putem distinge trei categorii de descifrări ale mesajelor Pămîntului reprezentate în fond de gravitate, chiar dacă formele sub care se înfățișează ea sînt foarte diferite: (1) pe plan geofizic-geodezic, la scară planetară-continentală, în scopul obținerii de informații asupra formei Pămîntului și asupra proprietăților fizice globale ale maselor care îl alcătuiesc; (2) pe plan geofizic-geodinamic, la scară continentală-regională, pentru cunoașterea stării de echilibru în care se găsesc masele terestre sau a manifestărilor eventualei absențe a echilibrului; (3) pe plan geofizic-geologic, la scară regională-locală, în vederea stabilirii structurii porțiunilor de suprafață ale Pămîntului, în particular a crustei terestre.

Problema formei Pămîntului este de fapt, în primul rînd, o problemă a geodeziei, care a abordat-o inițial cu mijloace pur geometrice. Treptat, metrologia geodezică a căpătat un substrat tot mai bogat în elemente fizice, ceea ce a condus la o geodezie gravimetrică (uneori numită chiar gravimetrie geodezică), avînd ca obiect studiul formei Pămîntului pe baza măsurătorilor gravității, ca principal element de caracterizare a cîmpului gravific.

Dat fiind că problema formei Pămîntului urmează să constituie subiectul unei alte broșuri din seria „Noi și Pămîntul”, vom lăsa pe seama acesteia expunerea evoluției istorice și a detaliilor mai semnificative care caracterizează principalele etape ale rezolvării ei, limitîndu-ne aici doar la indicarea descifrării actuale a mesajului gravimetric corespunzător. Reprezentat, în esență, de ansamblul valorilor care definesc distribuția geografică a gravității, acest mesaj are un conținut de informații privitoare la forma planetei noastre care poate fi intuit relativ ușor. Într-adevăr, este de ajuns pentru aceasta să ne gîndim că geometria formei nu poate fi independentă de conținutul fizic al Globului terestru și că acest conținut fizic se manifestă, printre altele, prin cîmpul gravific. Cum partea acestui cîmp corespunzătoare rotației este cea care determină forma generală a Pămîntului, într-o primă aproximație forma unui elipsoid de rotație turtit, urmează că structura fină a formei reale a Pămîntului, reprezentată de abateri de la elipsoid, trebuie să se manifeste în partea gravitațională a cîmpului și că, prin urmare, studiul amănunțit al acestei părți va putea conduce la informații prețioase asupra formei Pămîntului, cu grade de detaliere corespunzătoare măsurii în care se iau în considerare particularități mai de amănunt ale distribuției cîmpului gravitațional terestru.

Considerînd dintr-o perspectivă mai îndepărtată istorică problema formei Pămîntului, vom constata că, după ce s-a recunoscut izolarea în spațiu a planetei noastre, pentru reprezentarea formei ei generale s-au folosit succesiv — în acord cu date de observație tot mai numeroase, mai variate și (în etapele mai recente) cu un conținut fizic tot mai bogat — sfera, elipsoidul de rotație turtit, sferoidul și geoidul. Primele două sînt forme care, legate prin dimensiuni de corpul real pe care urmează să-l reprezinte ideal, pot fi definite în cadru pur geometric prin condițiile, exprimabile și analitic, ce trebuie satisfăcute de punctele suprafeței lor. Depășite de mult, ca reprezentînd aproximații prea depărtate de realitate, ele ies din sfera de interes a prezentării noastre, care pune accentul pe descifrarea actuală a mesajului de care se ocupă. Celelalte două forme ne vor reține, însă, atenția prin satisfacerea condiției de a reprezenta aproximații mai bune ale formei Pămîntului, rezultate din descifrarea pe plan geofizic-geodezic a distribuției cîmpului gravității. Pe lîngă aceasta, ele satisfac și condiția de a fi legate de actualitate prin pregătirea, respectiv prin reprezentarea fazei prezente a imaginii generale, idealizate, a formei planetei noastre.

Față de un elipsoid de rotație care se potrivește cît mai bine dimensiunilor și turtirii Pămîntului real și își menține totodată proprietățile geometrice ce-l definesc, sferoidul terestru se caracterizează prin faptul că, tangent la acest elipsoid atît la poli cît și la ecuator, el se ridică cu cîțiva metri deasupra lui în porțiunile intermediare, ridicarea maximă (de circa 17 metri) avînd loc la latitudinea de 45°. Deși reprezentabil matematic printr-o ecuație de gradul 14 — elipsoidul avînd, evident, ca echivalent analitic o ecuație de gradul 2 —, sferoidul rămîne încă o suprafață relativ simplă, destul de netedă dar constituind un suport mai bine adaptat realității pe care să se sprijine imaginea suprafeței reale a Pămîntului, în toată complexitatea ei.

Spre deosebire de sferoid, geoidul nu poate fi exprimat analitic. El reprezintă o idealizare mai puțin simplificatoare a suprafeței fizice a Globului, obținută prin dubla condiție, în aparență geometrică dar de fapt cu conținut preponderent fizic, ca în fiecare punct el să aibă nivelul mării și fiecare element al suprafeței lui să fie ortogonal față de direcția gravității în punctul corespunzător. Asimilat prin aceasta cu o suprafață de nivel a cîmpului gravității, geoidul ar fi reprezentat de forma pe care ar lua-o suprafața liberă a mării liniștite care ar acoperi întreg Pămîntul, cu menținerea distribuției actuale a cîmpului gravității. Elementul fizic determinant pentru geoid este reprezentat de faptul că direcția gravității este impusă de distribuția de mase din interiorul Pămîntului, cele mai apropiate de punctul considerat avînd, bineînțeles, influența covîrșitoare.

Față de normala pe sferoid, așa-numita „verticală geodezică” (nu foarte diferită de normala pe elipsoidul de referință, nici în punctele de maximă abatere a sferoidului în raport cu acesta), direcția gravității, reprezentînd „verticala fizică”, se poate abate în puncte față de care distribuția de mase terestre prezintă asimetrii, cu un unghi numit deviație a verticalei. Deviația verticalei poate fi cauzată de asimetrii vizibile ale reliefului sau de neregularități ascunse ale constituției subsolului. Astfel, în apropierea unui masiv muntos verticala este deviată înspre acesta, datorită atracției maselor lui, a căror acțiune nu este compensată de intervenția unei atracții corespunzătoare în sensul opus. Pe de altă parte, într-o zonă de cîmpie se poate produce o deviație a verticalei dacă există eterogenități în structura subsolului: o ridicare a fundamentului cristalin mai dens determină o abatere a verticalei în direcția ei, pe cînd prezența unui dom de sare, de densitate mai mică decît a formațiunilor geologice adiacente, are ca efect o deviație a verticalei în sens opus: un exces de masă (primul caz) „atrage” verticala, iar un deficit (cazul al doilea) o „respinge”.

Ținînd seama, pe de o parte, de condiția de definire a geoidului prin perpendicularitatea fiecărei mici porțiuni din suprafața lui pe direcția verticalei fizice în punctul în jurul căruia se consideră suprafața elementară și, pe de alta, de cele două categorii de cauze ale deviațiilor verticalei, putem ajunge la o primă apreciere a gradului de complicație a suprafeței definite ca geoid. Mai simplu decît suprafața fizică a Pămîntului în zonele muntoase, unde el reprezintă ondulații care reproduc, în trăsături mari, variațiile reliefului (mult atenuate, însă, ca amplitudine și fără asperitățile tuturor accidentelor acestuia), dar de aspect, evident, mai complicat decît suprafața plană din zonele de cîmpie, cu structuri complicate în subsol, unde suprafața îi este ondulată din cauza acestora, geoidul este, totuși, o suprafață de o mare complexitate. Forma lui reflectă simultan, suprapuse, elementele geometrico-topografice ale reliefului și elementele fizico-geologice ale structurii subsolului.

Determinarea formei geoidului este o problemă de determinare, punct cu punct, a unei suprafețe neregulate, relativ ușor de definit fizic dar fără un echivalent analitic simplu. Ea se poate face și pe baze astronomico-geodezice, prin așa-numitul nivelment astronomic. Acesta reprezintă o operație analogă cu nivelmentul geometric, elementul fizic intervenind aici doar mascat, legat de orizontalizarea aparatelor (ceea ce înseamnă raportarea orientării lor la verticala fizică) în diferitele stațiuni ale traseului de-a lungul căruia se determină, din aproape în aproape, deviațiile verticalei. Importantă este, însă, în contextul mesajelor fizice ale Pămîntului — ca avînd o semnificație deosebită — metoda de determinare a geoidului fundamentată pe măsurători gravimetrice. Ea utilizează distribuția valorilor gravității pe întregul Glob pentru a obține, prin intermediul unei celebre formule stabilite de Stokes la mijlocul secolului trecut, informații privitoare la geoid într-un singur punct. Se înțelege ce bogăție de date gravimetrice, reprezentată de variațiile gravității pînă la antipodul punctului considerat, este implicată în această operație. Pe cînd în cazul nivelmentului astronomic imaginea ondulațiilor geoidului rezultă indirect din variația deviațiilor verticalei de-a lungul unor profile, în cazul determinării gravimetrice cu ajutorul formulei lui Stokes ea este furnizată în forma direct intuitivă a deviațiilor nivelului, adică a coborîrii sau ridicării geoidului în raport cu sferoidul în punctele considerate. Acestea pot avea o distribuție în suprafață, cu o densitate corespunzătoare necesităților de definire mai mult sau mai puțin detaliată a geoidului, în acord cu gradul de complexitate a lui în zona respectivă.

Se înțelege astfel, din însuși modul de determinare, că geoidul reprezintă o completare prin detaliere a imaginii generale conturate de sferoidul terestru. Caracterizată la scară planetară prin turtirea elipsoidului de referință, identică cu aceea a sferoidului, și regional-local prin ondulațiile geoidului, forma Pămîntului stabilită gravimetric constituie, în cadrul schițat în capitolul anterior, un important mesaj al Pămîntului, din a cărui descifrare este de așteptat să rezulte informații privitoare la distribuția generală a maselor terestre în interiorul Globului, la starea lor de echilibru și la structura părților lor apropiate de suprafață. Trebuie să precizăm, însă, că, deși în principiu așa este, de fapt descifrarea mesajului gravimetric al formei Pămîntului se face numai pentru prima categorie de informații. În celelalte două direcții, valorificarea datelor gravimetrice, culese sub forma de variații ale gravității la suprafața Pămîntului, se efectuează mai nemijlocit, supunîndu-se descifrării mesajul reprezentat de hărți gravimetrice care reprezintă distribuția geografică a valorilor acestei mărimi, după un tratament adecvat scopului urmărit.

Principala mărime care caracterizează forma Pămîntului la scară planetară este turtirea sferoidului — de fapt a elipsoidului de referință care servește pentru a-l defini —, suprafață în raport cu care se face reperarea deviațiilor nivelului, adică la care se raportează ondulațiile geoidului. Atît în legătură cu valoarea turtirii Pămîntului cît și privitor la ondulațiile cu caracter regional ale geoidului sînt de semnalat în ultimul deceniu contribuții importante, aduse de cercetările efectuate asupra datelor furnizate de rachete și de sateliții artificiali ai Pămîntului. Este vorba de utilizarea, în scopul cunoașterii cît mai precise a valorii turtirii precum și pentru completarea imaginii ondulațiilor geoidului pentru regiuni cît mai întinse ale Globului — îndeosebi în zone de accesibilitate redusă — a informațiilor care rezultă din studiul traiectoriilor reale ale sateliților artificiali.

Precalculată teoretic, pe baza datelor inițiale — condiții de lansare și distribuția, cunoscută în linii mari, a cîmpului gravitațional în spațiul viitorului său traseu —, traiectoria unui satelit artificial al Pămîntului este în realitate diferită. Traiectoria prezintă abateri de la cea teoretică tocmai datorită deosebirilor dintre distribuția admisă pentru cîmpul gravitațional terestru și cea pe care acesta o prezintă în realitate, care nefiind cunoscută în toate detaliile ei n-a putut fi luată în considerare în calculele inițiale.

Plecînd de la imaginea sugestivă a lui Perpessicius, proiectată în viitor dar corespunzînd și situației actuale:

„... rachetele și sateliții artificiali
Vor continua să-nfășoare cu traiectoriile lor
Pămîntul cu sacre bandaje, ca pe-o mumie”,

vom face constatarea că traiectoriile reale pun în evidență, cu fidelitate, particularități ale formei Pămîntului în reprezentarea geoidului — corespunzătoare variațiilor cîmpului gravitațional terestru —, așa cum bandajele, mulîndu-se pe mumie, lasă să i se vadă formele. Imaginea poate fi exploatată și mai mult, remarcîndu-se că prin comparația făcută se poate sugera și atenuarea, la nivelul traiectoriilor sateliților artificiali, a ondulațiilor prea locale ale geoidului, netezirea structurii fine corespunzătoare acestora și scoaterea în evidență a caracteristicilor lui regionale. Implicit, din particularitățile mișcării reale a sateliților rezultă și informații asupra turtirii terestre.

Cunoscută astăzi cu o foarte bună precizie, pe baza datelor mutual concordante ale măsurătorilor gravimetrice terestre și ale determinărilor cu ajutorul sateliților artificiali, turtirea Pămîntului a fost descifrată în privința conținutului ei fizic și a condus la informații valoroase. Satisfăcînd așteptările, această descifrare a deschis în același timp și perspective nebănuite în direcția cunoașterii unor condiții din interiorul Globului care depășesc simpla distribuție, la un moment dat, a maselor terestre pentru a sugera posibilități de adaptare la evoluția în timp a rotației Pămîntului, ceea ce este de o importanță excepțională din punct de vedere geodinamic.

Se știe că acțiunea atractivă a Lunii și Soarelui asupra Pămîntului se manifestă, datorită abaterii acestuia de la forma sferică, nu numai printr-o forță exercitată asupra centrului de masă, ci și printr-un cuplu aplicat „umflăturii” lui ecuatoriale și avînd ca efect precesia echinocțiilor; evident, cupluri egale și opuse sînt exercitate și de Pămînt asupra Lunii și Soarelui, efectul asupra Lunii fiind apreciabil. În mod analog, și Pămîntul turtit exercită, prin umflătura ecuatorială, un cuplu asupra sateliților artificiali, ale căror mase sînt prea mici, însă, pentru a influența sensibil mișcarea Pămîntului. Sub acțiunea acestui cuplu, orbitele sateliților artificiali iau forme care reprezintă cele mai evidente dovezi ale abaterii planetei noastre de la forma sferică și oferă, implicit, posibilitatea determinării cantitative a acestei abateri, cu alte cuvinte a măsurii ei care este turtirea.

Această mărime, care în principiu poate fi definită în termeni pur geometrici, legați de dimensiunile Pămîntului, are de fapt un conținut fizic cu semnificație de mesaj al Pămîntului: ea este legată atît de distribuția de mase cît și de rotația terestră. Întrucît date precise asupra ultimului fenomen ne sînt puse la dispoziție de către astronomie, iar informații asupra distribuției de mase ne furnizează distribuția cîmpului gravitațional la suprafața Pămîntului, rezultă că legătura menționată — exprimată cantitativ de o teoremă fundamentală a geodeziei gravimetrice, dedusă acum două secole și jumătate de Clairaut — poate conduce la indicații asupra turtirii terestre, stabilită, în ultimă instanță, pe baze gravimetrice. De fapt valoarea „gravimetrică” a turtirii Pămîntului este adoptată în prezent pentru această mărime ca fiind mai precisă și tocmai modalitatea stabilirii ei este cea care îi sugerează utilizarea ca mesaj fizic al Pămîntului.

După o descifrare adecvată, în cadrul conceptual actual privitor la dinamica terestră și la constituția fizică a interiorului Globului, se poate ajunge la o mai bună cunoaștere a distribuției generale a maselor care alcătuiesc planeta noastră. Mai mult decît atît: în ultimul timp s-a arătat că descifrarea mesajului fizico-geometric reprezentat de valoarea numerică a turtirii sferoidului terestru furnizată de datele gravimetrice poate conduce și la informații privind proprietățile fizice ale interiorului Globului care caracterizează posibilitățile de adaptare a distribuției maselor ce-l compun la condiții dinamice în evoluție.

Acesta ar fi cazul Pămîntului, a cărui rotație este încetinită, extrem de lent dar continuu: lungimea zilei scade dar cu cantități atît de mici că din însumarea lor abia rezultă la o sută de mii de ani o micșorare a duratei zilei cu una pînă la două secunde. De aici urmează că, pentru menținerea permanentă a echilibrului, Pămîntul trebuie să-și ajusteze continuu distribuția de mase, deci și forma generală, la solicitări din ce în ce mai reduse din partea forțelor centrifuge generate de rotația mereu încetinită. Se întrevede, astfel, că este posibil ca din descifrarea mesajului privitor la forma Pămîntului să rezulte și indicații asupra proprietăților fizice determinante pentru această ajustare-adaptare, caracterizată global prin viscozitatea maselor din interiorul Globului.

Contribuția gravimetriei în această problemă are o semnificație deosebită și merită să fie examinată ceva mai de aproape, atît pentru că ea ilustrează o posibilitate interesantă de descifrare a unui mesaj foarte compact al Pămîntului — mesaj care, la prima vedere, nu ar părea să aibă un conținut prea bogat în informații de ordin fizic —, cît și pentru valoarea intrinsecă a datelor astfel obținute cu privire la proprietățile fizice ale interiorului inaccesibil direct al planetei noastre. De altfel, tocmai în acest context se manifestă în modul cel mai pregnant și caracterul de actualitate al descifrărilor respective, cele mai recente în domeniul datelor gravimetrice și cu rezultate de o natură neașteptată, ce-i drept pentru moment de un grad relativ redus de certitudine, datorită cadrului conceptual al descifrării, care conține și unele elemente ipotetice.

Cea mai importantă particularitate a turtirii gravimetrice a Pămîntului este că valoarea ei numerică (1/298,25), bine stabilită atît din determinări terestre cît și din studiul sateliților artificiali, este diferită de aceea calculată pentru un Pămînt ideal, în echilibru hidrostatic în condițiile de solicitare puse în evidență astronomic, prin precesia echinocțiilor, valoare să-i zicem „astronomică” a turtirii (1/300). În prealabil se pun două întrebări în legătură cu această diferență dintre cele două valori numerice, cea gravimetrică reală și cea astronomică teoretică: (1) Această diferență, atît de mică (circa 0,5%), este ea reală? și (2) Are ea o semnificație specială așa ca, indicată — cum este — de o comparație avînd un termen rezultat din măsurători gravimetrice, să i se atribuie un alt substrat fizic decît celorlalte anomalii gravimetrice?

Răspunsul la prima întrebare este categoric pozitiv. Toată lumea de specialitate este de acord că, deși mică, diferența se ridică deasupra erorilor de determinare a celor două valori între care ea apare. Nu mai este cazul, însă, în privința răspunsului la cea de-a doua întrebare. Aceasta conduce la două descifrări diferite ale mesajului turtirii Pămîntului, corespunzătoare celor două modalități de a considera diferența dintre valorile ei numerice obținute gravimetric și astronomic: ca avînd o semnificație deosebită, legată în primul rînd de dinamica Pămîntului, sau ca încadrîndu-se între anomaliile gravimetrice planetare-continentale, legate primordial de distribuția maselor terestre.

În cadrul primei concepții, se admite că turtirea reală de azi corespunde condițiilor dinamice din „timpurile geologice”, cînd Pămîntul se rotea mai repede. Încetinirea rotirii Pămîntului ar implica o reducere a turtirii, ceea ce ar avea, însă, loc cu o întîrziere corespunzătoare viscozității maselor din interiorul Globului, a căror adaptare la condițiile dinamice variabile nu se poate face prompt. Reajustarea turtirii Pămîntului la noua viteză de rotație s-ar face cu o întîrziere pentru care s-a estimat o valoare de ordinul a zece milioane de ani. Turtirea constatată astăzi prin măsurătorile gravimetrice și cu ajutorul sateliților artificiali ai Pămîntului ar fi, așadar, cea corespunzătoare condițiilor geodinamice din Pliocen.

Valoarea mare a întîrzierii cu care forma generală a Pămîntului, caracterizată de turtire, se adaptează variației de viteză a rotației terestre implică o viscozitate enormă a materiei din mantaua Pămîntului — căci nucleul, cu proprietăți de fluid, nu ar interveni în acest proces —, mult mai mare decît tot ce se cunoaște la suprafața Pămîntului, de ordinul a 1026 poise; pentru a ne face o idee despre viscozitatea astfel indicată, să ne gîndim că viscozitatea apei este de o sutime din unitatea de viscozitate dinamică reprezentată de 1 poise. Valoarea foarte mare astfel rezultată pentru viscozitatea interiorului Globului trebuie să fie reprezentativă pentru ansamblul mantalei terestre și exclude atît posibilitatea existenței unor zone de dimensiuni mari în care să se poată produce curenții de convecție postulați pe baze geotermice și geotectonice cît și o variație apreciabilă a orientării axei de rotație a Pămîntului, pe care o sugerează unele considerente paleoclimatice și pe care o susține și paleomagnetismul.

Cea de-a doua concepție privitoare la interpretarea discrepanței constatate pentru valoarea turtirii reale a Pămîntului față de cea teoretică admite că ar fi vorba numai de o manifestare a distribuției de mase care prin ordinul ei de mărime se situează printre celelalte anomalii prezentate de cîmpul gravitațional terestru ca efecte ale acestei distribuții de mase. Abaterea de la echilibrul hidrostatic pe care o pune în evidență diferența dintre turtirea gravimetrică și cea astronomică n-ar fi, în această concepție, mai semnificativă decît celelalte abateri de la echilibrul hidrostatic manifestate, prin intermediul anomaliilor gravimetrice planetare-continentale, de repartiția maselor din interiorul Globului. Ca atare, interpretarea ei pe baze diferite de cele adoptate pentru ansamblul acestor anomalii gravimetrice n-ar fi justificată.

Desigur trebuie admis ca Pămîntul se comportă, în ansamblu, ca un corp cu o viscozitate ridicată dar nu se poate ignora condiția impusă de considerente mecanice că rotația lui trebuie să se facă în jurul unei axe astfel orientate încît momentul de inerție al Pămîntului față de ea să fie maxim. Adaptarea Pămîntului la condițiile dinamice în evoluție — și această evoluție este marcată nu numai de încetinirea rotației ci și de deriva continentelor — s-ar manifesta, astfel, în primul rînd, în reorientări ale axei de rotație, deci în migrări ale polilor la suprafața Pămîntului.

În cadrul acestei concepții, nu mai este necesar să se apeleze la constanta de timp rezultată din micșorarea vitezei de rotație a Pămîntului. În locul intervalului de timp de circa zece milioane de ani, care ar asigura reajustarea turtirii terestre la rotația încetinită și care indică valori colosale ale viscozității interiorului Globului, se utilizează o constantă de timp dedusă din migrația polilor geografici. Dacă aceștia sînt asociați — cum se pare — cu cei geomagnetici, pentru care datele paleomagnetice arată deplasări de ordinul a zece kilometri într-un milion de ani, nu mai trebuie invocată decît o viscozitate cu două ordine de mărime mai mică decît cea rezultată în cadrul primei concepții. Încă foarte mare, această valoare a viscozității este în acord ceva mai bun decît cealaltă cu ordinul de mărime pe care-l indică reajustările izostatice, despre care vom vorbi imediat, în legătură cu descifrarea mesajelor gravitaționale ale Pămîntului privitoare la echilibrul maselor terestre. De asemenea, concepția care aliniază variația turtirii gravimetrice terestre printre celelalte anomalii gravimetrice planetare-continentale, fără a-i acorda o semnificație specială, nu exclude — ca cealaltă — posibilitatea existenței unor curenți de convecție în zonele adînci ale mantalei Pămîntului. În schimb, lanțul pe care ea-l reprezintă nu este mai solid decît cea mai slabă verigă a lui: informația de origine paleomagnetică a migrației polilor tereștri, despre ale cărei slăbiciuni va fi vorba în capitolul următor.

Descifrarea mesajului fizic al Pămîntului pe care-l reprezintă anomaliile gravimetrice planetare-continentale, destul de bine conturate astăzi atît de măsurătorile gravimetrice propriu-zise cît și de informațiile rezultate din studiul traiectoriilor reale ale sateliților artificiali, în special pentru cazul celor „geodezici”, lansați anume în astfel de scopuri, a furnizat și ea date importante asupra interiorului Globului terestru. Important este că, independent de concepția în care se face această descifrare — cea care acordă diferenței dintre turtirea gravimetrică și cea astronomică privilegiul unei semnificații speciale și, deci, impune ca suprafață de referință pentru anomaliile gravimetrice elipsoidul cu turtirea 1/298,25 sau cea care îi contestă acest privilegiu, obligînd să se facă referirea anomaliilor la elipsoidul cu turtirea de 1/300 —, particularitățile cîmpului gravității constituite de anomaliile lui planetare-continentale nu prezintă nici o corelație cu distribuția uscatului și oceanelor pe Glob. (Din acest punct de vedere, termenul de „continental”, utilizat în asociație cu cel de „planetar” pentru a le desemna este lipsit de sensul de referire la o masă terestră exondată și nu vrea să spună mai mult decît să sugereze extinderi în suprafață ale anomaliilor, comparabile cu dimensiunile continentelor.)

Absența de corelație dintre ondulațiile largi ale geoidului, respectiv dintre anomaliile gravimetrice de mari extinderi geografice — cu imagini și repartiții la suprafața Globului aproape identice în cazul celor două concepții amintite — și distribuția continentelor și oceanelor indică, cu toată claritatea, un fapt: anomaliile de densitate care dau naștere acestor anomalii n-au nimic a face cu continentele sau cu marile bazine oceanice. Ele nu sînt asociate cu distribuția de mase crustale ale cărei neregularități sînt puse în evidență de ridicările și coborîrile acestora în raport cu nivelul mării, ci trebuie să-și aibă originea mai adînc, în interiorul mantalei Pămîntului.

Mai putem anticipa aici că aceeași absență de corelație dintre anomaliile menționate și repartiția maselor terestre vizibile constituie o dovadă suplimentară în favoarea constatării, făcute inițial pe alte baze, a satisfacerii generale a condițiilor de echilibru izostatic — despre care urmează să vorbim mai încolo — pentru ansamblul Globului terestru. Tot în cadrul descifrării mesajului reprezentat de anomaliile planetare-continentale ale cîmpului gravității, se mai obține o indicație asupra substratului lor fizic și asupra interiorului planetei noastre, rezultată ce-i drept și pe baza luării în considerare a unor date seismologice. Se știe, anume, că la trecerea de la manta la nucleu densitatea prezintă o creștere de la circa 6 g/cm³ la circa 10 g/cm³ și aceasta într-o zonă căreia datele seismologice îi atribuie o grosime redusă, de ordinul a 5 kilometri. S-ar putea, astfel, ca tocmai în acest strat subțire de tranziție dintre manta și nucleu să se situeze anomaliile de densitate responsabile de producerea anomaliilor gravimetrice de mare extindere constatate la suprafața Pămîntului. De altfel, și rapiditatea cu care amplitudinea acestor anomalii descrește cu altitudinea — indicată tot de rachete și de sateliții artificiali ai Pămîntului — sugerează surse adînci pentru ele.

Încheind aici expunerea privitoare la mesajul pe care-l reprezintă forma Pămîntului determinată gravimetric și la descifrările actuale ale lui, mai putem aminti că o completare interesantă a fost adusă în acest domeniu de o informație, furnizată și ea de particularitățile traiectoriilor reale ale sateliților artificiali, în legătură cu aspectul general al geoidului. Aceste traiectorii au arătat că suprafața de nivel de altitudine zero (corespunzătoare, deci, nivelului mării), cu care este asimilat geoidul, prezintă o depresiune inelară în emisfera boreală, la latitudini mijlocii, întinzîndu-se în sensul paralelelor geografice, și o ridicare corespunzătoare în emisfera australă. De valori relative foarte mici (de ordinul a 40 sau 50 de metri, față de cei peste șase mii de kilometri ai razei terestre), denivelările „geoidului satelitic” în raport cu sferoidul terestru ar face ca suprafața simplificată a Pămîntului astfel reprezentată să poată fi comparată — cum s-a și făcut — cu forma pe care o are o pară, cu partea mai „umflată” în emisfera sudică. Desigur, o astfel de particularitate a formei generale a planetei noastre — pentru care s-a propus numele de terroid sau telluroid — constituie o manifestare a distribuției de mase din interiorul Globului și, în consecință, descifrarea mesajului pe care-l reprezintă, operație în curs de efectuare, este susceptibilă de contribuții noi în legătură cu problema atît de veche a formei Pămîntului.

Un fenomen cu totul deosebit de cele considerate pînă acum, amintit doar în treacăt mai înainte, este constituit de așa-numitele maree terestre. Reprezentînd o altă manifestare terestră a atracției universale, acest fenomen își are cauzele situate în afara Globului dar o desfășurare la care participă ca erou principal Pămîntul; caracterul de purtător de mesaje din partea planetei noastre, pe care-l au mareele terestre, este, astfel, evident.

Deși în realitate fenomenul prezintă mari complicații, care-și au ecoul și în simbolismul matematic al teoriilor elaborate pentru descrierea cantitativă a desfășurării lui ca și a mecanismului de producere, conturarea lui se poate face, în principiu, relativ simplu. Atracția gravitațională exercitată de Lună și de Soare asupra maselor terestre produce deformări elastice periodice ale Pămîntului „solid”, cu totul analoage acelora ale oceanelor, cunoscute în general sub numele de flux și reflux. Evoluția lor în timp și lungimea perioadelor care intervin pentru a o caracteriza corespund deplasărilor relative ale celor trei corpuri, amplitudinea deformării, la un moment dat și într-un loc dat, fiind determinată de poziția mutuală în spațiu a Pămîntului, Lunii și Soarelui ca și de poziția pe Glob a punctului considerat. De un ordin de mărime sensibil mai redus decît al celor oceanice, mareele terestre se manifestă atît în schimbări ale formei Pămîntului, prin variații ale nivelului și ale înclinării suprafeței lui, cît și în variații ale gravității. Și unele și altele din aceste manifestări sînt înregistrate și evaluate cantitativ și descifrarea mesajului pe care ele îl reprezintă poate furniza informații asupra rigidității planetei noastre, în ansamblu, așa cum rezultă din comportarea ei față de solicitările extraterestre variabile în timp, cărora le este supusă.

Pe această cale s-au obținut deja date interesante dar ele reprezintă relativ puțin în raport cu ceea ce este de așteptat. Mai sînt necesare atît completări ale materialului de observație cît și dezvoltări teoretice, care să asigure contribuții într-adevăr semnificative ale acestui domeniu la cunoașterea unor aspecte importante ale dinamicii Pămîntului. În particular trebuie dezvoltat cadrul teoretic prin luarea în considerare a contribuției complexului reprezentat de masele continentale și oceanice, la suprafață, și de întregul ansamblu al părților mai adînci la producerea unui fenomen cumulativ, cu manifestări globale complicate ca morfologie precum și ca substrat fizic.

În continuarea a ceea ce s-a făcut pînă acum, descifrarea mesajului corespunzător trebuie să conducă la indicații mai precise cu privire la variația în timp a rotației Pămîntului, afectată de mareele terestre și oceanice, care acționează ca o frînă. Se înțelege că, deocamdată, cantitatea de date de observație de care dispunem este prea redusă față de complexitatea fenomenului. Nu este vorba numai de cantitatea propriu-zisă ci și de distribuția geografică a locurilor în care materialul faptic a fost cules ca și de intervalul de timp la care el se referă, mult prea scurt în raport cu ordinul de mărime al timpului în care desfășurarea fenomenului poate duce la efecte observabile. Totuși, chiar de pe acum, indicațiile semicantitative care rezultă sînt concordante ca ordin de mărime cu cele, statistic semnificative, furnizate de „ceasornicele fosile” reprezentate de resturile unor organisme marine de altădată — un altădată geologic — care prin compoziția izotopică a părților lor solide, păstrate pînă astăzi, pun în evidență intervale diurne, lunare și anuale corespunzătoare condițiilor din timpul vieții ființelor respective, indicînd, cu un grad rezonabil de certitudine, valori mai mari decît cele actuale.

Considerate la scară continentală-regională, particularitățile cîmpului gravității care se manifestă ca anomalii gravimetrice sau ca deviații ale verticalei prezintă anumite regularități în raport cu caracterele generale ale regiunii în care apar: zonă continentală sau oceanică, altitudine medie, tip de relief etc. Ținînd seama de faptul că aceste particularități indică abateri ale distribuției reale a cîmpului gravific — ca intensitate, respectiv ca orientare — de la distribuția ideală a cîmpului normal, corespunzător stării de echilibru a Pămîntului în imaginea sferoidului terestru, se înțelege că ele pot furniza informații asupra condițiilor de echilibru în care se găsesc efectiv masele terestre, în particular cele din porțiunile Globului mai apropiate de suprafață, în zona respectivă.

Deși nu constituie propriu-zis anomalii gravimetrice, în sensul obișnuit al expresiei, deviațiile verticalei scot, totuși, în relief un anumit aspect al lor. Lucrul este clar pus în evidență atît de caracterul lor de măsură a abaterii orientării reale a gravității de la direcția pe care ar avea-o această mărime în cazul Pămîntului normal, idealizat de sferoid, cît și de strînsa lor legătură cu deviațiile nivelului, adică cu ondulațiile geoidului. De altfel, dacă anomaliile gravimetrice propriu-zise reprezintă particularități în sensul abaterii de la „normal” ale intensității cîmpului gravific, deviațiile verticalei constituie autentice anomalii ale direcției lui. De aceea, considerarea deviațiilor verticalei apare cu totul naturală în legătură cu problema echilibrului maselor terestre, în special cînd este vorba de masele crustale, cu același titlu ca și considerarea anomaliilor gravității.

Deși ar fi interesant să examinăm problema echilibrului maselor crustale în perspectiva ei istorică, cu diversele etape ale dezvoltării ei, ne vom limita să indicăm aici numai fundamentarea ei faptică și cadrul conceptual utilizat azi pentru interpretarea datelor de observație. Cu alte cuvinte, vom contura forma mesajului pe care-l primim din partea Pămîntului în această privință și modalitatea descifrării lui actuale, indicațiile de ordin istoric fiind sporadice și limitate la cele cu oarecare semnificație pentru situația de astăzi.

Mai întîi să remarcăm că, în ciuda marilor diferențe de altitudine pe care le prezintă uneori chiar pentru puncte nu prea depărtate geografic, crusta terestră este, în general, în echilibru. Chiar în zonele cu manifestări de instabilitate, ca cele reprezentate de erupțiile vulcanice sau cutremurele de pămînt, deranjările vizibile de echilibru se produc sporadic și pentru durate limitate. Starea aceasta de echilibru general — echilibru care nu este hidrostatic, date fiind diferențele de altitudine —, în care par a se găsi de regulă masele crustale, a fost desemnată prin termenul de izostazie, amintit deja sub forma adjectivului corespunzător, în două contexte anterioare. De altfel, cuvîntul „izostazie” a fost destinat inițial să indice ceva cu mult mai general, anume „condiția de echilibru spre care tinde un corp planetar, omogen sau neomogen” (Dutton, creatorul cuvîntului).

Informații mai precise în legătură cu echilibrul izostatic decît simplele sugestii ale constatărilor făcute pentru zone de mari neregularități ale reliefului precum și indicații asupra modalității de realizare a acestui echilibru rezultă tocmai din particularitățile continentale-regionale deja amintite, ale cîmpului gravific, manifestate în deviațiile verticalei și în anomaliile gravimetrice. În privința deviației verticalei este bine să reamintim aici că ea reprezintă unghiul dintre normala pe geoid (verticala fizică sau astronomică, materializată pe direcția firului cu plumb) și normala pe sferoidul terestru, respectiv pe elipsoidul de referință cu care acesta este adus la tangență în regiunea considerată (verticala geometrică sau geodezică). Considerînd numai cazul neregularităților vizibile ale distribuției de mase terestre care pot produce deviații ale verticalei, mai reamintim că, în apropierea unui masiv muntos, este de așteptat ca verticala să fie deviată către acesta, cu un unghi determinat de forma și de dimensiunile ca și de densitatea masivului precum și de distanța pînă la el a punctului considerat. Pe de altă parte, în legătură cu anomaliile gravimetrice este necesar să completăm cele spuse mai înainte cu precizarea că ele au, într-o bună măsură, un caracter convențional și pot avea semnificații diferite, după felul în care s-a făcut reducerea datelor de observație și după modelul adoptat ca termen de comparație pentru cîmpul măsurat.

Dacă din valorile măsurate ale gravității se elimină numai partea corespunzătoare variațiilor de altitudine, fără luarea în considerare a influenței reliefului și a „stratului intermediar” de rocă dintre punctul de măsurare și nivelul de referință, în raport cu care se ia altitudinea și la care se „reduc” toate valorile în vederea comparării lor, se obține, prin compararea cu valoarea normală în punctul respectiv, o anomalie numită „anomalie în aer liber”. Fără a fi chiar corect, termenul este justificat de faptul că influența altitudinii se elimină ca și cînd între punctul de măsurare și cel de reducere (adeseori, dar nu totdeauna, la nivelul mării) n-ar fi rocă ci „aer liber”. Dacă, dimpotrivă, se ține seama și de efectul neregularităților reliefului și de acela al stratului intermediar, după luarea în considerare a influenței altitudinii, anomalia la care conduce compararea valorii, astfel reduse, cu valoarea cîmpului normal va fi, evident, diferită de cea în aer liber. Această anomalie gravimetrică, numită anomalie Bouguer, are o evidentă semnificație geologică, legată de structura subsolului de sub nivelul de referință adoptat, căci efectele provocate de ceea ce se găsește deasupra lui au fost în prealabil înlăturate prin reduceri. În schimb, anomalia în aer liber, de semnificație preponderent geodezică, arată abaterea valorii măsurate a gravității de la cîmpul normal, după ce valoarea a fost adusă în stare de comparabilitate, din punctul de vedere al nivelului, cu celelalte valori din alte puncte ale regiunii, reduse și ele la același nivel, menținîndu-se însă în aceste valori toate celelalte influențe, afară de aceea a altitudinii, considerată pur geometric.

Iată acum principalele date de observație furnizate de gravimetrie în legătură cu echilibrul maselor terestre crustale, date care constituie importante mesaje ale Pămîntului în această direcție și din a căror descifrare sînt de așteptat informații asupra mecanismului fizic de realizare a echilibrului izostatic. Sînt, în esență, două categorii de fapte: unele în legătură cu deviația verticalei, altele privind anomaliile gravității.

De mult se constatase că deviația verticalei măsurată efectiv în apropierea unui munte este mai mică decît cea calculată pe baza caracteristicilor lui (volum, densitate, formă și așezare față de locul avut în vedere) cu ajutorul legii lui Newton. Bouguer, care a făcut această observație pe la mijlocul secolului al XVIII-lea în Peru, în vecinătatea muntelui Chimborazo care prin forma lui geometrică aproape regulată permitea o evaluare relativ ușoară și cu șanse de a fi și precisă a valorii „teoretice” a deviației verticalei, a încercat să explice faptul considerînd că muntele prezintă goluri în interior, care n-au fost luate în seamă la efectuarea calculelor. Problema influenței masivelor muntoase asupra verticalei a reapărut, după circa un secol, cu ocazia triangulației de mare precizie a Indiei, cu același rezultat că valorile observate pentru această mărime sînt mai mici în apropierea masivului Himalaya (circa 5”) decît cele calculate în ipoteza că efectul s-ar datora exclusiv părții vizibile a masivului (aproximativ 15”). De atunci, numeroase determinări de acest fel au fost făcute în diferite locuri, cu precizie tot mai mare și cu același rezultat general: apare în toată claritatea că, în toate cazurile, valorile deviației verticalei furnizate de observații sînt sistematic mai mici decît valorile calculate pe baza atracției neregularităților reliefului, care par a le provoca.

Acest rezultat reprezintă un important fapt de observație cantitativă, independent de orice ipoteză. El sugerează că atracția părților vizibile ale maselor topografice este parțial „neutralizată” de distribuția de mase din subsol: totul se petrece ca și cînd sub masivele muntoase, care reprezintă la suprafață excese vizibile de masă, ar exista deficite invizibile de masă, cu efect de compensare parțială a influențelor celor dintîi.

În ceea ce privește anomaliile gravimetrice, lucrurile importante, din punctul de vedere care ne interesează acum, sînt următoarele. Anomaliile în aer liber, puse în evidență prin compararea valorii gravității observate și reduse la nivelul mării, cu valoarea gravității normale, nu sînt in general prea mari, așa cum ar fi de așteptat judecînd după excesele și deficitele vizibile de masă. Mai mult chiar: ele au același ordin de mărime în regiunile continentale și oceanice nu prea accidentate — fără munți, respectiv fără insule — si, în orice caz, semnul lor nu corespunde sistematic neregularităților evidente de distribuție a maselor crustei terestre (este vorba de semnul pozitiv sau negativ al diferenței dintre valoarea în aer liber și valoarea normală a ei).

Pe de altă parte, anomaliile Bouguer, rezultînd — cum am spus — din compararea valorii Bouguer a gravității, care nu mai cuprinde nici influența stratului intermediar de roci pînă la nivelul de reducere și nici pe a neregularităților geomorfologice, prezintă un caracter sistematic în distribuția lor în regiunile muntoase, pe de o parte, și în regiunile oceanice, pe de alta: ele sînt puternic negative în zonele muntoase ale Globului și, invers, puternic pozitive în cele oceanice. Mai mult decît atît: valorile lor absolute sînt cu atît mai mari cu cît este vorba de înălțimi, respectiv de adîncimi, mai mari.

Și aceste două categorii de regularități, prezentate de anomaliile în aer liber și de anomaliile Bouguer, sînt fapte de observație, bine stabilite, cu totul independente de orice ipoteză. Implicația lor în legătură cu distribuția maselor din interiorul nu prea adînc al Pămîntului este aceeași ca pentru deviațiile verticalei, chiar cu o generalizare corespunzătoare adăugării cazului regiunilor oceanice la acela — singurul considerat privitor la deviațiile verticalei — al regiunilor muntoase. Pentru a se putea explica întregul ansamblu de date de observație, trebuie să se admită că sub nivelul la care sînt ele raportate, masele terestre sînt mai „ușoare” sub zonele de altitudini mai mari ale continentelor și mai „grele” sub zonele de adîncimi de asemenea mai mari ale bazinelor oceanice.

Atît deviațiile verticalei cît și anomaliile gravimetrice arată, deci, că efectul surplusurilor exterioare de masă, constituite de blocurile continentale care se ridică deasupra nivelului mării, ca și efectul lipsurilor relative de masă, datorite prezenței în depresiunile oceanice a unui strat de apă în locul stratelor mai dense ale crustei terestre, trebuie să fie compensate de efecte contrarii, avîndu-și origina în deficite interioare de masă, în primul caz, și în excese interioare de masă, în al doilea. Cu alte cuvinte, faptele amintite indică existența unei compensări între porțiunile de suprafață și cele de adîncime ale Globului: unui surplus suprageoidic de masă — cum este un bloc continental de altitudine mai mare, în particular un masiv muntos — îi corespund porțiuni subgeoidice de masă mai mică iar unui defect de masă ca acela reprezentat de o depresiune oceanică îi corespund în interior porțiuni de masă mai mare. Rezultatul ar fi că în conuri de deschidere egală cu vîrful în centrul Pămîntului ar fi conținute mase egale, oricare ar fi altitudinea și forma suprafeței topografice. În felul acesta s-ar realiza echilibrul maselor terestre desemnat prin termenul de izostazie.

Mesajul transmis de Pămînt sub forma regularităților semnalate în distribuția deviațiilor verticalei și a anomaliilor gravimetrice la scară continentală-regională este descifrat, astfel, în termeni de echilibru izostatic. Dacă se trece dincolo de simpla descifrare și se încearcă imaginarea mecanismului de realizare a compensării izostatice, se pășește pe un teren mai puțin sigur, alături de fapte intervenind ipoteze interpretative, adeseori suprasimplificatoare și numai parțial justificate. Pentru schițarea concepției actuale, în cadrul căreia este considerat astăzi echilibrul izostatic, este recomandabil să amintim pe scurt cele două concepții, apărute aproape simultan, la mijlocul secolului trecut, care încearcă explicarea mecanismului compensării izostatice. Ele au reușit să introducă oarecare ordine în acest domeniu, sistematizînd faptele și polarizînd ideile, și au contribuit cu elemente importante la elaborarea concepției actuale, ea însăși încă departe de a fi perfect coerentă intrinsec și în acord desăvîrșit cu toate datele de observație.

Plecîndu-se de la ideea că este necesar ca efectele gravimetrice datorite neregularității distribuției maselor terestre superficiale să fie neutralizate de efectele unor neregularități antagoniste în distribuția maselor mai profunde, s-a admis (Pratt) că aceasta s-ar realiza prin variații de densitate, în sensul și de amploarea care ar asigura compensarea. Imaginea aluatului, care are o densitate cu atît mai scăzută cu cît el crește mai mult, a fost transpusă în domeniul orogenezei, considerîndu-se că formarea munților este asociată cu o micșorare corespunzătoare a densității maselor care îi formează ca și a celor de sub ei; invers, fundului oceanelor, care ar reprezenta o coborîre a suprafeței Pămîntului în urma „tasării” crustei, i-ar corespunde densități crescute. În această concepție izostatică, densitatea formațiunilor de sub munți ar trebui să fie mai mică decît a celor de sub cîmpiile vecine pe cînd a celor de sub bazinele marine trebuie să fie mai mare, pînă la o adîncime la care este realizată condiția de a avea pentru toate compartimentele aceeași presiune.

Sub suprafața corespunzătoare acestei adîncimi, numită suprafață de compensare și situată la ceva mai mult de o sută de kilometri sub nivelul mării, echilibrul din interiorul Pămîntului devine hidrostatic sau cvazihidrostatic (dacă este vorba de mase cu proprietăți vîscoase), după ce deasupra el fusese izostatic. Potrivit acestei concepții, ceea ce este variabil de la un compartiment la altul al crustei terestre ca și în porțiunile corespunzătoare de sub crustă, pînă la suprafața de compensare, este densitatea. Ea scade pentru compartimentele continentale și crește pentru cele oceanice, cu accentuări ale variației, în sensul indicat, după altitudinile, respectiv adîncimile ce vin în vedere. Elementul constant pentru toate compartimentele este adîncimea suprafeței de compensare.

Cu același punct de plecare, cealaltă concepție izostatică (Airy) folosește o imagine intuitivă diferită: aceea a unei plute pe apă, cu trunchiurile care o formează nu prea strîns legate așa ca fiecare să-și ia echilibrul corespunzător dimensiunilor și greutății sale. Se admite că masele crustale, de aceeași densitate medie oricare ar fi compartimentul considerat — continental sau oceanic —, plutesc pe mase subcrustale, de densitate mai mare, în care se afundă mai mult sau mai puțin, după cum se și ridică mai mult sau mai puțin, la suprafață, realizîndu-se astfel în mod „arhimedian” echilibrul izostatic. Ceea ce este variabil, în cadrul acestei concepții izostatice, de la un compartiment crustal la altul, este grosimea crustei terestre, mare sub masivele muntoase, care au „rădăcini”, și mică sub depresiunile oceanice, unde sînt prezente „antirădăcini”. Mărimea care rămîne constantă este densitatea medie.

Deși cu totul deosebite în privința mecanismului pe care-l atribuie compensării izostatice, concepțiile Pratt și Airy sînt echivalente din punctul de vedere al indicării unei posibilități principiale de realizare a ei. Ele conduc la rezultate aproape identice în calculele deviațiilor verticalei și ale anomaliilor gravimetrice, cu condiția ca valori potrivite să fie adoptate pentru densitățile diverselor compartimente crustale și pentru adîncimea suprafeței de compensare, în cazul celei dintîi, respectiv pentru diferența de densitate medie dintre materialul subcrustal și crustal și pentru grosimea crustei terestre în compartimentul continental de altitudine zero, în cazul celei de-a doua.

Nu pentru aprecierea plauzibilității lor — căci ele nu mai sînt acceptate astăzi, dat fiind schematismul lor excesiv — ci pentru a înțelege felul în care s-a ajuns la vederile actuale asupra izostaziei, vom supune cele două concepții izostatice unei sumare analize critice, pe baza criteriului reprezentat de acordul dintre premisele și consecințele lor, pe de o parte, și realitatea geofizică și geologică, pe de alta. Să mai amintim însă, înainte de aceasta, că amîndouă au fost utilizate și pentru a se aplica așa-zisele „reduceri izostatice” datelor gravimetrice, urmărindu-se eliminarea efectelor care ar putea masca existența echilibrului izostatic sau abaterea de la el. Anomaliile izostatice, rezultate din compararea valorilor gravității, astfel reduse, cu valoarea normală au o semnificație geodinamică importantă pentru aprecierea stabilității crustei terestre în regiunea considerată.

Concepția Pratt, remarcabilă pentru comoditatea calculelor pe care le permite în vederea determinării efectelor compensării izostatice și a reducerilor corespunzătoare, are o fundamentare fizico-geologică foarte modestă. Pe lîngă un caracter evident prea schematic, justificarea geologică inițială a ei se limitează la imaginea, discutabilă ea însăși, a „dilatării” munților, provocată de încălziri locale ale maselor crustale. Ulterior a fost pusă în evidență și adusă ca un argument în sprijinul acestei concepții diferența de compoziție a compartimentelor continentale, formate din roci mai acide, și a celor oceanice, unde se accentuează bazicitatea rocilor. Diferențele de densitate corespunzătoare nu sînt, însă, de un ordin de mărime care să explice, cu exclusivitate, mecanismul compensării izostatice. Totuși, constatarea că pentru unități geologice mari densitatea medie a rocilor eruptive care aflorează variază invers proporțional cu altitudinea la care apar ca și aceea că vitezele de propagare ale undelor seismice sînt mai mari sub oceane decît sub continente indică, amîndouă, variații sistematice ale proprietăților maselor crustale cel puțin calitativ în sensul cerut de concepția Pratt.

Prezentînd dificultăți mai mari de ordin matematic, în transpunerea ei în termeni cantitativi, concepția Airy apare mai îndreptățită din punct de vedere geofizic și geologic. Variabilitatea grosimii crustale, cu rădăcini pentru masivele muntoase și antirădăcini pentru zonele oceanice — postulat fundamental al acestei concepții — nu a ridicat obiecții categorice din partea geologiei și a primit confirmări cantitative din partea seismologiei și a geofizicii în general. Valorile îngroșării crustale, corespunzătoare munților, calculate pe baza acestei concepții, concordă bine cu cele care rezultă din observațiile seismologice și din datele sondajelor seismice adînci, în diverse zone ale Globului. Cercetările făcute în ultimul deceniu, în cadrul așa-numitului „Proiect al mantalei superioare”, au condus la ample evidențe geofizice și geologice care arată că nu numai înrădăcinarea munților ci și subțierea crustei sub oceane trebuie considerate ca realități indiscutabile. Rezerve în legătură cu concepția Airy există numai în privința ignorării proprietăților elastice ale crustei la scară continentală-regională, care impun compensării izostatice să aibă un caracter corespunzător, adică să se realizeze pentru unități tectonice mari și nu local, pentru fiecare neregularitate geomorfologică cum cere schematismul suprasimplificator pe care îl are și această concepție.

S-ar părea astfel că acceptabilă în prezent ar fi concepția izostatică Airy. Într-adevăr, în vederile actuale asupra echilibrului izostatic se recunosc principalele trăsături ale ei, cu corectivul adus în legătură cu rezervele amintite mai sus.

Deosebit de interesant este faptul că, în esență, deși nu în toată claritatea, aceleași trăsături se găsesc într-o pagină din preistoria izostaziei, care conține opiniile lui Leonardo da Vinci în această privință. Fără suportul obiectiv faptic al unor informații de felul celor rezultate din studiul deviațiilor verticalei și al anomaliilor gravimetrice continentale-regionale, marele geniu al Renașterii, despre ale cărui preocupări de ordin științific marele public știe relativ puțin, a avut intuiția a ceea ce numim azi echilibru izostatic și chiar a încercat o explicație. Iată ce notează el în jurnalul său: „Acea parte de la suprafața oricărui corp greu se va depărta mai mult de centrul lui de greutate care va deveni mai ușoară. De aceea, porțiunea Pămîntului pe care rîurile erodează pantele munților și le cară la vale este locul de pe care este îndepărtată o asemenea greutate; ea va deveni mai ușoară și, în consecință, mai depărtată de centrul de greutate al Universului care totdeauna este coincident cu centrul de greutate al Pămîntului... Vîrfurile munților se ridică în continuu în decursul timpului...”

Astăzi, evident, problema se pune altfel și descifrarea mesajului Pămîntului pe care îl reprezintă particularitățile deviațiilor verticalei și ale cîmpului gravității, legate de echilibrul maselor terestre în imaginea compensării izostatice, se face, bineînțeles, în termeni mai preciși, care oferă și posibilitatea unei transpuneri pe plan cantitativ, într-o încadrare matematică adecvată. Precedată de anticipări ingenioase ca aceea schițată de cuvintele oarecum vagi dar sugestive ale lui Leonardo da Vinci și pregătită de vederile lui Airy printr-o conturare mai apropiată de realitatea geofizică-geologică, concepția actuală asupra fenomenelor izostatice se poate caracteriza printr-o mai fidelă și mai detaliată reflectare a situației reale și o sintetizare a ideilor și a concepțiilor ce au precedat-o, care s-au dovedit a fi conforme cu datele de observație. Preluînd din concepția Airy postulatul variației grosimii crustei terestre, confirmat de ansamblul datelor geofizice, și admițînd, în acord cu concepția Pratt, și o variație a densității, pe care observațiile de asemenea o confirmă, vederile actuale depășesc stadiul simplelor ipoteze. Concepția izostatică de azi, legată mai ales de numele lui Vening Meinesz, întregește elementele transmise de cele precedente cu ideea fundamentală, care îi este specifică, anume regionalitatea compensării.

După această concepție, în care — fără a fi complet înlăturat — schematismul celor anterioare este mult atenuat, crusta terestră are față de sarcina constituită de un masiv muntos comportarea unei plăci elastice: ea se deformează sub acțiunea sarcinii dar nu local ci pe o întindere laterală care depășește dimensiunile acesteia cu atît mai mult cu cît reacțiunea elastică este mai puternică. În concluzie, variabilitatea grosimii crustei terestre rămîne elementul de bază și în concepția izostatică actuală dar i se impune un grad de regionalitate care să asigure realizarea compensării izostatice nu pentru fiecare element topografic ci pentru ansamblul căruia el aparține.

În încheierea prezentării informațiilor și comentariilor privitoare la mesajele gravitaționale ale Pămîntului, descifrabile în termeni izostatici, făcută mai sus nu fără proiectarea situației actuale pe fondul trecutului, merită să se menționeze — fie și numai în treacăt — două probleme conexe: anizostaziile și acțiunile antiizostatice. Deși, în ansamblu, crusta terestă este în echilibru izostatic — cum o demonstrează în modul cel mai convingător absența de corelație dintre anomaliile gravimetrice planetare-continentale și distribuția maselor de uscat și a oceanelor — există totuși unele zone pe Glob unde observațiile arată că acest echilibru nu este realizat în prezent. În asemenea zone se manifestă precumpănitor fie tendința de restabilire a unui echilibru care, realizat în trecut, a fost deranjat prin schimbarea condițiilor de atunci, fie acțiunea unor agenți care lucrează în prezent împotriva echilibrului izostatic.

Absența echilibrului izostatic se pune în evidență — așa cum am menționat deja — prin anomaliile izostatice, numite și anizostazii. Supuse nu numai reducerilor obișniute ci și celor „izostatice”, care țin seama de compensarea efectelor gravitaționale ale distribuției de mase terestre superficiale prin distribuții corespunzător „antagoniste” în subsolul mai mult sau mai puțin adînc, datele gravimetrice prezintă în unele regiuni abateri sistematice, într-un sens sau altul, de la modelul ales convențional ca „normal”. Evident, ținîndu-se seama de modul în care se aplică reducerile izostatice, anomaliile astfel stabilite au semnificația unor abateri de la compensarea postulată de concepțiile izostatice: anoizostaziile pozitive indică exces de masă în adîncime (supracompensări) pe cînd cele negative constituie simptome de deficite subgeoidice de masă (subcompensări); se înțelege că este vorba aici despre excese și deficite în raport cu ceea ce în subsol ar asigura compensarea situației de la suprafață.

Exemple sînt relativ puține, dar elocvente. Vom cita cazul nordului continentului european, unde regiunea numită de geoștiințe Fennoscandia s-a găsit în echilibru izostatic atunci cînd era acoperită cu un strat de ghiață de grosime între 2 și 2,5 kilometri. Acest echilibru a fost, evident, deranjat prin topirea gheții. În prezent o anizostazie negativă arată că în zona respectivă crusta terestră este afundată în masele subcrustale mai mult decît este necesar pentru echilibru în condițiile actuale și că ea trebuie să se ridice pentru a se ajunge la restabilirea echlibrului. Lucrurile stau într-adevăr așa, cum arată și observațiile directe asupra liniilor de țărm și, în special, măsurătorile geodezice de mare precizie ale nivelmentului repetat, care dau și valoarea vitezei de ridicare: circa 9 milimetri pe an în partea centrală a golfului Bothnia, cu scăderi treptate spre sud-est pînă la valoarea zero în regiunea Leningrad.

Această ridicare postglaciară a Fennoscandiei este un exemplu tipic de reajustare izostatică la condiții noi. Cum am spus deja, în legătură cu diferența dintre valoarea gravimetrică și cea astronomică a turtirii Pămîntului, și acest fenomen de restabilire a echilibrului izostatic deranjat poate conduce, dacă este caracterizat prin parametri cantitativi, la indicații asupra vîscozității maselor din interiorul Globului. Evident, în acest caz este vorba de zonele mantalei superioare terestre.

Anizostazii pozitive au fost puse în evidență în regiunile deltelor marilor fluvii, unde încărcarea continuă a crustei terestre cu depozite aluvionare nu este compensată de deficite interioare de masă în ritmul desfășurării ei. În consecință, crusta din regiune trebuie să se afunde în masele subcrustale, tinzînd spre stabilirea echilibrului izostatic. În prezent, în asemenea zone, se manifestă o supracompensare, căci masele subcrustale de densitate mai mare se găsesc prea aproape de suprafață, în porțiuni în care ar trebui să se găsească (și se vor găsi în viitor) mase crustale mai puțin dense.

Vorbind despre anizostazii, am amintit implicit și acțiunile antiizostatice. Există fenomene din a căror desfășurare rezultă efecte de deranjare a echilibrului izostatic, cum sînt cele active în Fennoscandia și în zonele de deltă. Să mai amintim, ca agenți antiizostatici importanți, cu desfășurare destul de lentă în timp, fenomenele de eroziune și sedimentare, care lucrează, în sensuri inverse, împotriva echilibrului izostatic. Cînd aceste două fenomene au loc în zone apropiate geografic, efectele contrarii pe care le produc pot contribui la creșterea instabilității crustei terestre: ridicarea regiunilor de eroziune activă și subsidența celor de sedimentare se pot manifesta printr-o acțiune de forfecare care să ducă și la efecte tectonice. Dacă mai este vorba și de o zonă cu activitate seismică legată de alt substrat fizic, se înțelege că instabilitatea crustei terestre poate fi mult accentuată prin suprapunerea acțiunii, lente și fără manifestări acute dar îndelungată, a eroziunii și sedimentării în regiuni nu prea depărtate. Acesta pare a fi cazul în nordul Indiei, unde la seismicitatea ridicată datorită convergenței plăcilor indiană și euroasiatică — fenomen despre care se va vorbi în capitolul privitor la imaginea dinamică a structurii Pămîntului — se adaugă efectele asociate ale eroziunii relativ intense a masivului himalayan și ale depunerii produselor ei în zonele foarte apropiate ale bazinului Gangelui.

Regiunile care nu sînt în echilibru izostatic prezintă, astfel, cele mai interesante particularități geofizice. Din punctul de vedere care ne interesează în mod deosebit, trebuie să remarcăm că mesajele transmise de Pămînt sub forma anizostaziilor oferă dificultăți destul de mari încercărilor de descifrare a lor, dificultăți legate atît de caracterul convențional al modului de stabilire a anomaliilor izostatice cît și de partea ipotetică a concepției în cadrul căreia se efectuează descifrarea. Ele pot conduce, însă, la informații dintre cele mai prețioase privind cauzele și mecanismul deranjării echilibrului precum și tendința de restabilire a lui și mecanismul reajustării izostatice. Se poate ajunge chiar la mai mult, obținîndu-se indicații asupra unor proprietăți fizice (în particular vîscozitatea), caracteristice pentru materialul din mantaua Pămîntului. De asemenea rezultă și informații de mare importanță pentru geotectonică, în legătură cu comportarea elastică sau plastică a crustei terestre, în anumite condiții.

Măsura în care mesajele gravitaționale-izostatice ale Pămîntului vor putea fi descifrate în termeni mai preciși, pentru ca informațiile astfel obținute să-și aducă contribuția la cunoașterea structurii și dinamicii crustei terestre și a mantalei superioare, precum și a proprietăților fizice ale materialelor care le constituie, depinde mai puțin de progrese intrinsece ale metodelor gravimetrice și mai mult de ameliorarea tehnicilor de cercetare interdisciplinară, în particular de ritmul în care procedeele și informațiile seismologice — și, în general, geofizice — vor încadra pe cele gravimetrice.

Trecînd acum la ultima categorie de mesaje ale Pămîntului din cele pe care le-am desemnat, în ansamblu, prin însuși titlul acestui capitol, luînd adică în considerare anomaliile gravimetrice regionale-locale, vom face de la început observația că, dacă în estimări comparative acordăm prioritate criteriului practic-economic, acestea apar ca fiind — cel puțin în prezent — cu mult cele mai importante dintre toate particularitățile cîmpului gravității. Avînd ca substrat fizico-geologic neregularitățile distribuției de densitate din zonele superioare ale crustei terestre, detectarea și descifrarea mesajului transmis de ele conduc la informații asupra acestor neregularități, care pot fi structuri geologice, accidente tectonice sau acumulări de substanțe minerale de tot felul. În majoritatea cazurilor, acestea au implicații directe de primă importanță pe plan economic.

Atît detectarea cît și descifrarea mesajelor gravitaționale ale Pămîntului la scară regională-locală constituie obiectul uneia din tehnicile cele mai importante ale cercetării geofizice a subsolului: prospecțiunile gravimetrice. Tehnica aceasta constă, în etapa ei pur metrologică și de tratare a materialului de observație, în a evalua cu mare precizie variațiile gravității în cît mai multe puncte din regiunea studiată, a elimina din valorile observate influențele nesemnificative din punctul de vedere al structurii subsolului, a trece valorile astfel „reduse” pe harta regiunii și a uni prin linii continue punctele ce prezintă aceeași variație a gravității în raport cu un anumit nivel de referință. Imaginile astfel obținute — hărți gravimetrice — scot în evidență felul în care variază densitatea în subsol. Astfel, zonele în care formațiuni de densitate mai mare se găsesc în apropierea suprafeței se vor manifesta prin valori ridicate ale gravității pe cînd cele în care formațiuni mai puțin dense se apropie de suprafață vor prezenta nivele mai joase ale valorilor acestei mărimi. Prezența sării, care de regulă are o densitate mai redusă decît a formațiunilor ce o găzduiesc se va trăda pe o hartă gravimetrică prin minime relative a căror situare și formă indică amplasarea și conturul aproximativ al masivului de sare.

Dacă în subsolul unei regiuni se află o falie (o discontinuitate într-o formațiune de o anumită densitate, diferită de a celor din jur), cu unul din blocuri mai apropiat de suprafață decît celălalt, cartarea gravimetrică o va putea pune în evidență chiar dacă este acoperită, cu condiția ca efectul în variațiile gravității provocate de acest accident să fie măsurabil. De asemenea, se va manifesta în harta gravimetrică un anticlinal (o cută pozitivă a straturilor din subsol, formată din două pante ce coboară lateral dinspre o axă mijlocie comparabilă cu culmea unui deal alungit), care aduce, în general, mai aproape de suprafață formațiuni cu densități mai mari. Cum de asemenea particularități structurale sînt adeseori legate acumulări de petrol, prospecțiunile gravimetrice pot servi, pe această cale indirectă, la detectarea zăcămintelor respective, punînd în evidență nu petrolul ci condițiile favorabile acumulării lui.

In cazul zăcămintelor de minereuri, prospecțiunile gravimetrice pot da de asemenea rezultate bune cînd nu numai contrastul de densitate ci și volumul mineralizațiilor prezintă valori mari pentru o adîncime relativ mică. În toate cazurile se manifestă, astfel, și intervenția acestor caracteristici geometrice ale formațiunii din subsol: volumul și adîncimea, pe lîngă parametrul fizic care este contrastul de densitate.

Se înțelege că prospecțiunile gravimetrice pot furniza informații prețioase asupra structurii subsolului, indicînd modul în care sînt distribuite densitățile. Directe, ca pentru sare și minereuri, ori indirecte, ca pentru petrol și gaze, prospecțiunile gravimetrice contribuie într-o măsură importantă la detectarea zăcămintelor și la conturarea lor.

Din prezentarea care precedă, s-ar părea că tehnica prospecțiunilor gravimetrice s-ar limita la faza de detectare a mesajului pe care îl reprezintă anomaliile gravimetrice, constituind obiectul lor, și că acesta ar fi atît de elocvent prin el însuși că n-ar mai comporta nici o descifrare. De fapt lucrurile stau cu totul altfel. Etapa de măsurare și tratare a datelor gravimetrice este totdeauna urmată de o laborioasă etapă de interpretare a rezultatelor obținute.

În cadrul acestei etape, anomaliile gravimetrice cartate la suprafață (mesajul detectat) sînt legate de cauzele lor necunoscute din subsol, cărora se încearcă să li se determine cît mai mulți parametri de definire geometrică și fizico-geologică (descifrarea mesajului). Interpretarea fizică sau analiza cantitativă a datelor gravimetrice și interpretarea lor geologică duc astfel la valorificarea finală, din punctul de vedere al cunoașterii și înțelegerii structurii subsolului, a rezultatelor studiului anomaliilor regionale-locale ale cîmpului gravității.

Ținînd seama de scopul pe care-l urmărim aici, ne-am putea limita la cele de mai sus. Este bine, totuși, să le mai adăugăm observația cu totul generală că descifrarea actuală a mesajelor gravitaționale ale Pămîntului care pot fi transpuse în termeni fizico-geologici de definire a alcătuirii subsolului se caracterizează prin progrese remarcabile în cele două direcții majore de creștere a eficienței operației: îmbunătățirea raportului semnal/zgomot și restrîngerea ambiguității problemei inverse pe care o reprezintă interpretarea rezultatelor. O exemplificare, în această privință, ar fi interesantă și convingătoare dar ne-ar duce prea departe, căci ea nu se poate face fără detalii de ordin tehnic ce ar depăși cu siguranță cadrul pe care ni l-am impus.

Cu aceasta am ajuns la capătul expunerii care a avut ca obiect prezentarea manifestărilor terestre ale atracției universale, considerate ca mesaje ale Pămîntului. Drumul pe care a trebuit să-l parcurgem pentru a face cunoștință cu aceste mesaje și cu modalitățile de descifrare a lor n-a fost, desigur, lipsită de asperități dar nici de interes.

Particularitățile variate ale distribuției cîmpului gravității, manifestate în majoritatea cazurilor prin partea cu mult cea mai importantă a acestuia, cea gravitațională, s-au dovedit a fi purtătoarele unor mesaje bogate în înțelesuri din partea planetei noastre. De la indicarea valorii pe care o are masa totală a Pămîntului și pînă la localizarea unei structuri petrolifere, datele gravimetrice sînt susceptibile de a da variate informații asupra felului în care este realizată, la toate scările, distribuția maselor terestre ca și asupra unor proprietăți fizice ale lor.

Forma Pămîntului și mareele terestre la scară planetară-continentală, echilibrul maselor crustale la scară continental-regională și structura mai mult sau mai puțin de suprafață a crustei Pămîntului la scară regională-locală reprezintă principalele domenii în care se înscriu performanțele informaționale ale mesajelor gravitaționale terestre. Interesînd, în general, ansamblul geoștiințelor, informațiile care rezultă din descifrarea acestor mesaje ale Pămîntului au strînse contingențe, în particular, cu geodezia, cu geodinamica, respectiv cu geologia și arată că, dacă gravimetria nu spune totul despre Pămînt, ea spune, totuși, mult.