Гравитация на Земле не является постоянной функцией, она меняется в пространстве и во времени. Ее точная величина зависит от множества причин: неравномерного распределения массы в океанах, на континентах и глубинах Земли, а также вариаций, связанных с изменением климата, таких как перемена водного баланса континентов, таяние и рост ледников.
Впервые все эти изменения были отражены в изображении, известном как «Потсдамская гравитационная картошка» — визуализации модели гравитационного поля Земли, созданного в Германском исследовательском геофизическом центре (GFZ) в Потсдаме, Германия.
На модели гравитационное поле действительно похоже на картошку, но гораздо удивительнее то, что оно согласно вычислениям не является «твердым телом», а скорее динамической поверхностью изменяющейся во времени. Эта новая модель (названная EIGEN-6C) была построена на основании измерений, выполненных спутниками LAGEOS, GRACE и GOCE, а также наземных гравиметрических измерений и данных спутниковых альтиметров. По сравнению с предыдущей моделью 2005 года нынешняя модель точнее в 4 раза.
«Особенное значение имеет включение измерений со спутника GOCE, по которым GFZ выполнил собственные расчеты гравитационного поля», — говорит доктор Кристоф Ферсте (Christoph Foerste), который вместе с доктором Франком Флештнером (Frank Flechtner) руководит работами, проводящимися уже несколько лет.
Миссия Европейского космического агентства GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer — «Исследователь гравитационного поля и установившегося состояния океанической циркуляции») была начата в середине марта 2009 года. Как мы уже писали 3,5 года назад, ее цель как раз и состояла в получении данных о земной гравитации с очень высокой точностью с помощью измерения изменения ускорения из-за воздействия гравитации.
«Это позволило измерить гравитацию в недоступных районах с беспрецедентной точностью, например, в Центральной Африке и Гималаях», отмечает доктор Флештнер. Достоинства спутника GOCE особенно хорошо видны при съемке океанов. Например, на открытых пространствах, находящихся под морской тощей, где гравитационное поле обнаруживает колебания; или при съемке отклонений поверхности океана, так называемой «динамической топографии океана».
В модели были использованы и данные, полученные с двух спутников GRACE (Gravity Recovery And Climate Change — «Исправление гравитации и изменение климата) миссии GFZ. Эти данные позволили учесть долгосрочные изменения гравитационного поля.
Спутники-близнецы GRACE и гравитационная модель Земли. Источник: http://phys.org/news/2014-12-potsdam-gravity-potato-variations-earth.html
При создании окончательной модели было использовано почти 80 000 наблюдений, учтено 75 000 параметров. Только спутник GOCE за 4,5 года своей работы (с марта 2009 года по ноябрь 2013 года) сделал 27 000 оборотов вокруг Земли.
В результате такой огромной работы была достигнута точность в 1 сантиметр, теперь новая модель может служить глобальным эталоном уровня моря и превышений. Кроме всего вышесказанного, она дает представление о нашем мире, отличающееся, но при этом дополняющее, полученное другими методами: оптическим, магнитометрическим, сейсмическим. Модель может использоваться для всего от определения скорости океанических течений и мониторинга уровня моря, до выявления скрытых особенностей континентальной геологии и конвекционных сил, движущих тектоникой плит.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
По материалам сайта http://phys.org/news/2014-12-potsdam-gravity-potato-variations-earth.html
