Attēla kredīts: ESA
Kad pirms gada Aļaskā zemi satricināja spēcīga zemestrīce, tā arī satricināja Zemes atmosfēru. Jonosfēra sākas 75 km attālumā un pārsniedz 1000 km augstumu, un tā pastiprina jebkurus traucējumus, kas notiek uz zemes zem tā - viena milimetra traucējumi uz zemes varētu kļūt par 100 metru svārstībām 75 km augstumā. Tas zinātniekiem dod jaunu instrumentu, lai izsekotu zemestrīcēm visā pasaulē.
Vardarbīga zemestrīce, kas Aļaskas šosejās saplaisāja, lika debesīm satricināt, kā arī zemei, apstiprināja ESA atbalstīts pētījums.
Šis fakts varētu palīdzēt uzlabot zemestrīču atklāšanas paņēmienus apgabalos, kur trūkst seismisko tīklu, ieskaitot okeāna grīdu.
Parīzes institūta un Kalifornijas Tehnoloģiju institūta komanda ir veiksmīgi izmantojusi Globālās pozicionēšanas sistēmas (GPS) satelīta zvaigznāju, lai kartētu traucējumus jonosfērā pēc pagājušā gada novembra 7,9 balles stipra zemestrīces Denali, Aļaskā.
Viņu raksts ir publicēts zinātniskajā žurnālā Geophysical Research Letters. Pats pētījums tika veikts, lai atbalstītu ESA izmēģinājuma projektu kosmosa laika apstākļu jomā, kura mērķis bija izstrādāt operatīvas novērošanas sistēmas kosmosa apstākļiem, kas var ietekmēt dzīvi šeit uz Zemes.
Jonosfēra ir atmosfēras reģions, kas piepildīts ar uzlādētām daļiņām un kas sedz Zemi starp augstumiem no aptuveni 75 līdz 1000 km. Tam ir ievērojama spēja traucēt radioviļņus, kas to izplata.
Vai konkrētajā gadījumā GPS navigācijas signāli, kas saņemti uz Zemes no orbītas pavadoņiem, svārstības jonosfērā? kas pazīstamas kā “jonosfēras mirgošana” - potenciāli var izraisīt signāla kavēšanos, navigācijas kļūdas vai ārkārtējos gadījumos vairāku stundu ilgu pakalpojuma bloķēšanu noteiktās vietās.
Kaut arī šādi traucējumi var radīt neērtības parastajiem GPS lietotājiem, tie ir zinātnieku pateicība. Izmērot pat daudz mazāka mēroga izmaiņas GPS signāla izplatīšanās laikā - ko izraisa vietējā elektronu blīvuma izmaiņas, signālam izejot cauri jonosfērai - pētniekiem ir pa rokai līdzekļi, kas ļauj kartēt jonosfēras svārstības gandrīz reālā laikā.
Francijas un ASV komanda visā Kalifornijā izmantoja simtiem fiksētu GPS uztvērēju blīvus tīklus. Šie tīkli sākotnēji tika izveidoti, lai izmērītu nelielas zemes kustības ģeoloģiskās aktivitātes dēļ, taču tos var arī izmantot, lai sīki un detalizēti attēlotu jonosfēras struktūru trīs dimensijās.
Tad, kad 2002. gada 3. novembrī notika Denali zemestrīce, komandai bija iespēja izmantot šo paņēmienu, lai izpētītu vēl vienu atšķirīgu jonosfēras īpašību - tās spēju darboties kā dabisku seismisko viļņu pastiprinātāju, kas pārvietojas pa visu Zemes virsmu.
Ir vairāki dažādi seismisko viļņu veidi, kas zemestrīces laikā pārvieto zemi, lielākais mērogs un tas, kas veic lielāko daļu kustības, ir pazīstams kā Raileigh Wave. Šāda veida viļņi ripo gar zemi uz augšu un uz leju un no vienas puses uz otru, tāpat kā vilnis rit gar okeānu.
Iepriekšējie pētījumi ir atklājuši, ka triecienviļņi no Rayleigh Waves rada plaša mēroga traucējumus jonosfērā. Viena milimetru nobīde no pīķa līdz virsotnei zemes līmenī var radīt svārstības, kas lielākas par 100 metriem 150 km augstumā.
Tas, ko komanda varēja darīt pēc Denali zemestrīces, bija noteikt atšķirīgu viļņu fronti, kas pārvietojās pa jonosfēru. “Tīkla izmantošana ļāva novērot viļņu izplatību,” skaidroja līdzautore Vesna Duči. "Mēs varētu arī atdalīt mazo kopējā elektronu satura signālu no ļoti lielajām kopējo elektronu satura variācijām, kas saistītas ar jonosfēras ikdienas variācijām."
Komanda novēroja signālu, kas bija divas līdz trīs reizes lielāks par trokšņa līmeni, un tas ieradās apmēram 660 līdz 670 sekundes pēc tam, kad Raileiga viļņi ieradās uz zemes. Un tāpēc, ka katram zemes uztvērējam ir redzami aptuveni seši GPS satelīti, vai viņi spēja aprēķināt maksimālās traucējumu augstumu? ap 290 līdz 300 km augšup.
Signāli bija vāji, un paraugu ņemšanu veica tikai ik pēc 30 sekundēm, ar maksimālo izšķirtspēju 50 km un kopējo trokšņa līmeni. Bet novērotajam jonosfēras signālam bija skaidrs modelis, kas atbilda seismiskās uzvedības modeļiem. Jācer, ka šo tehniku nākotnē varēs uzlabot, un to varēs izmantot, lai atklātu zemestrīces apgabalos, kur nav seismisko detektoru, piemēram, dziļajā okeānā vai salu tuvumā.
“Galileo ietvaros mēs plānojam attīstīt šo pētījumu ,? sacīja Dučičs. “Galileo dubultos pavadoņu skaitu un tāpēc ļaus daudz precīzākām jonosfēras kartēm. Mēs varam arī paredzēt, ka Eiropa attīstīs blīvu Galileo / GPS staciju tīklu, kas piedalīsies šo parādību uzraudzībā.
“ESA kopā ar Francijas Pētniecības ministriju un CNES jau ir izlēmuši finansēt pirmsoperācijas projektu ar nosaukumu SPECTER - Ionosfēras elektroniskā satura serviss un produkti un troposfēras refrakcijas indekss visā Eiropā no GPS -, kas veltīts augstas izšķirtspējas kartēšanai. jonosfēra. Mēs veiksim kartēšanu virs Eiropas, kā arī Kalifornijas.
“Šie pētījumi atbalstīs Francijas kosmosa aģentūras CNES DEMETER (no zemestrīces reģioniem pārraidīto elektromagnētisko emisiju noteikšana) mikrosatellītu, kas tiks uzsākts 2004. gadā un ir paredzēts seismisko, vulkānisko un cilvēka radīto signālu noteikšanai jonosfērā. Šīs EKA aktivitātes tiks veiktas izmēģinājuma projekta Kosmosa laika apstākļu pielietojumi ietvaros. ”
Kosmosa laika apstākļu izmēģinājuma projekts ir EKA iniciatīva, kas jau ir sākusi attīstīt plašu uz lietojumprogrammām orientētu pakalpojumu klāstu, kas balstās uz laika apstākļu novērošanu kosmosā.
Izstrādātajos līdzfinansētajos pakalpojumos, no kuriem viens ir šis projekts, ietilpst arī enerģijas un sakaru sistēmu traucējumu prognozēšana un agrīna brīdinājuma sniegšana kosmosa kuģu operatoriem par briesmām, ko rada pastiprinātas saules un kosmosa laika apstākļu aktivitātes. Cerība ir tāda, ka seismiskās noteikšanas pakalpojums, kura pamatā ir jonosfēras mērījumi, nākotnē varētu papildināt esošos resursus Eiropā un citur.
Oriģinālais avots: ESA ziņu izlaidums
