За два года работы в космосе аппарат, измеряющий притяжение Земли, набрал достаточно данных, чтобы составить гравитационную карту беспрецедентной точности. Она поможет учёным раскрыть многие интересные аспекты «функционирования» нашей планеты.
Любопытные сведения принёс научному миру европейский спутник GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer — исследователь гравитационного поля и установившихся океанских течений). О результатах его работы команда GOCE рассказала на конференции в Мюнхене.
Стартовавший в 2009 году аппарат обладает шестью акселерометрами, в сто раз более чувствительными, чем любые поднимавшиеся на орбиту ранее. «Исследователь» может почувствовать отклонение в притяжении в одну десятитриллионную от нормального уровня. Потому «гоче» способен определить форму геоида с точностью в 1-2 сантиметра по высоте на 100-километровом отрезке.
Геоид представляет поверхность идеального Мирового океана при отсутствии ветров, приливов и течений, то есть формирующегося только под действием силы тяжести. А она, как давно известно, неодинакова в разных районах планеты, и дело не в её вращении, а в неравномерном распределении массы в глубинах земного шара.
Соответственно, получая данные о точном уровне морских вод в разных точках планеты (от ряда спутников-высотометров), и сравнивая их с картой геоида, можно получить массу сведений о циркуляции воды в океане, колебаниях в уровне моря, вызванных глобальными переменами климата, определить динамику ледяных покровов Земли и так далее.
Фрагмент новой карты. Самая сильная гравитация — в районах, окрашенных жёлтым цветом, самая слабая — на синих участках. Форма геоида намеренно усиленна — для большей наглядности различия высот умножены в 10 тысяч раз. Знание точной формы геоида важно для геодезии — от него измеряют высоты в мире (иллюстрация EPA, ESA/HPF/DLR).
Что ещё интереснее: GOCE видит отклонения в гравитации с высокой детализацией, что позволяет замечать тектонические разломы, вычислять распределение масс в толщах горных хребтов и наблюдать иные подобные, скрытые от глаз, особенности строения Земли.
Расшифровывая информацию от GOCE, учёные могут замечать движения магмы в глубинах под вулканами или фиксировать особенности в движении и взаимодействии континентальных плит. Участники проекта говорят, что с помощью GOCE уже получили неизвестные ранее данные о глубинах Гималаев, Юго-Восточной Азии, Анд и Антарктики.
GOCE летает по полярной орбите. Для снижения аэродинамического сопротивления «исследователь» выполнен сильно вытянутым и с гладкими обводами: при длине 5,3 метра его поперечная площадь не превышает квадратного метра. Небольшое оперение помогает стабилизировать спутник в правильном положении. Слабое атмосферное торможение компенсируется непрерывно работающим ионным двигателем.
В спутнике нет подвижных деталей, так что любые испытываемые им ускорения, даже самые малые, — это результат воздействия планеты (иллюстрация ESA /AOES Medialab).
Европейское космическое агентство отмечает: «Гравиметрия от GOCE помогает углублять знания о процессах, которые вызывают землетрясения, такие как опустошившее недавно Японию. Это землетрясение было вызвано движением тектонических плит под океаном. Его нельзя наблюдать непосредственно из космоса. Однако землетрясение создаёт подписи в гравиметрических данных, которые могут быть использованы для понимания процессов, ведущих к этим стихийным бедствиям, и, в конечном счёте, для предсказания таких событий».
Среди прочего GOCE показал на гравитационной карте границы тектонических плит близ Японии, как раз в том месте, где случилось недавнее разрушительное землетрясение (иллюстрация TUM/IAPG).
Период низкой солнечной активности помог GOCE дольше намеченного оставаться на своей низкой орбите, причём с меньшим расходом рабочего тела для двигателя. А это значит, утверждают европейские инженеры, что спутник спокойно проработает, по меньшей мере, до конца 2012 года (когда закончится финансирование миссии), а может и до 2014-го (если европейцы выделят средства).
Между тем каждый виток «гравитационного измерителя» вокруг планеты повышает точность карты. Ещё в 2010 году GOCE порадовал геофизиков своей черновой картой геоида, составленной по результатам двух месяцев измерений. Теперь она существенно обновлена.
И это не финал. В ближайшие месяцы и годы специалисты, работающие со спутником, ожидают существенного уточнения формы нашего родного мира. Это, несомненно, понравится всем учёным, использующим её в своих исследованиях. А ведь уже сейчас они получили геоид, определённый так аккуратно, как никогда ранее.
