Cilvēki mēdz domāt par gravitāciju šeit uz Zemes kā vienotu un konsekventu lietu. Tas ir saistīts ar faktoru kombināciju, piemēram, nevienmērīgu masas sadalījumu okeānos, kontinentos un dziļā iekštelpās, kā arī ar klimatu saistītos mainīgos lielumus, piemēram, kontinentu ūdens bilanci un ledāju kušanu vai augšanu.
Un tagad pirmo reizi šīs variācijas ir iemūžinātas attēlā, kas pazīstams kā “Potsdamas gravitācijas kartupelis” - Zemes gravitācijas lauka modeļa vizualizācija, ko izstrādājis Vācijas Ģeofizikas pētījumu centrs (GFZ) Helmholtz centrs Potsdamā. , Vācija.
Un kā jūs varat redzēt no augšējā attēla, tas uzkrītoši atgādina kartupeli. Pārsteidzošāks ir fakts, ka caur šiem modeļiem Zemes gravitācijas lauks tiek attēlots nevis kā ciets ķermenis, bet gan kā dinamiska virsma, kas laika gaitā mainās. Šis jaunais gravitācijas lauka modelis (kas apzīmēts ar EIGEN-6C) tika izveidots izmantojot mērījumus, kas iegūti no LAGEOS, GRACE un GOCE satelītiem, kā arī zemes gravitācijas mērījumus un datus no satelīta altimetrijas.
Salīdzinot ar iepriekšējo modeli, kas iegūts 2005. gadā (parādīts iepriekš), EIGEN-6C ir četrkārtīgs telpiskās izšķirtspējas pieaugums.
“Īpaša nozīme ir mērījumu iekļaušanai no satelīta GOCE, no kura GFZ pats veica gravitācijas lauka aprēķinu,” saka Dr. Kristofs Foerste, kurš vada gravitācijas lauka darba grupu GFZ kopā ar Dr. Franku Flechtneru.
ESA misija GOCE (gravitācijas lauka un vienmērīga stāvokļa okeāna cirkulācijas pētnieks) tika uzsākta 2009. gada marta vidū, un kopš tā laika Zemes gravitācijas lauku mēra, izmantojot satelīta gradiometriju - gravitācijas izraisītā paātrinājuma atšķirību izpēti un mērīšanu.
"Tas ļauj ar nepieredzētu precizitāti izmērīt smagumu nepieejamās vietās, piemēram, Centrālāfrikā un Himalajos," sacīja Dr Flechtners. Turklāt GOCE satelīti piedāvā priekšrocības, mērot okeānus.
Daudzās atklātās telpās, kas atrodas zem jūras, Zemes gravitācijas lauks parāda atšķirības. GOCE spēj labāk kartēt šos, kā arī novirzes okeāna virsmā - faktors, kas pazīstams kā “dinamiskā okeāna topogrāfija” -, kas ir Zemes gravitācijas rezultāts, kas ietekmē okeāna virsmas līdzsvaru.
Modelī tika iekļauti arī ilgtermiņa mērījumu dati no GFZ divsatelītu misijas GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment). Uzraugot klimatiskos mainīgos lielumus, piemēram, lielu ledāju kušanu polārajos reģionos un sezonālā ūdens daudzumu, kas tiek uzkrāts lielās upju sistēmās, GRACE spēja noteikt liela mēroga laika izmaiņu ietekmi uz gravitācijas lauku.
Ņemot vērā ar klimatu saistīto procesu īslaicīgo raksturu - nemaz nerunājot par klimata pārmaiņu lomu -, ir vajadzīgas nepārtrauktas misijas, lai redzētu, kā tās ilgtermiņā ietekmē mūsu planētu. Jo īpaši tāpēc, ka ir paredzēts, ka GRACE misija beigsies 2015. gadā.
Kopumā galīgā modeļa aprēķināšanā iesaistījās aptuveni 800 miljoni novērojumu, kas sastāv no vairāk nekā 75 000 parametriem, kas pārstāv globālo gravitācijas lauku. GOCE satelīts vien tā ekspluatācijas laikā (no 2009. gada marta līdz 2013. gada novembrim) veica 27 000 orbītas, lai savāktu datus par Zemes gravitācijas lauka izmaiņām.
Gala rezultāts tika sasniegts centimetru precizitātē, un tas var kalpot kā globāla atsauce uz jūras līmeni un augstumu. Ārpus “gravitācijas kopienas” pētījumi ir izraisījuši arī pētnieku interesi par kosmiskās aviācijas inženieriju, atmosfēras zinātnēm un kosmosa atliekām.
Bet galvenokārt tas piedāvā zinātniekiem pasaules attēlveidošanas veidu, kas atšķiras no, bet tomēr papildina gaismas, magnētisma un seismisko viļņu balstītas pieejas. Un to varēja izmantot visam, sākot no okeāna straumju ātruma noteikšanas no kosmosa, jūras līmeņa paaugstināšanās uzraudzībai un ledus lapu kausēšanai, līdz kontinentālās ģeoloģijas slēpto īpašību atklāšanai un pat pieskatīšanai pie konvekcijas spēka virzošās plāksnes tektonikas.
