Gumagawa ang satellite ng Europa ng pinaka-detalyadong pagtingin sa larangan ng gravitational ng Earth

Ang mga banayad na pagkakaiba-iba ng gravitational sa buong kalupaan ng Earth ay sinusukat, na may walang uliran kawastuhan, ngGravity Field at Steady-StateO kayaceanCpagkabulokATxplorer(MASAYA)satellite, na binuo at pinamamahalaan ng European Space Agency. Magbibigay ang data ng mga siyentista ng isang malakas na pundasyon para sa karagdagang pagsasaliksik sa sirkulasyon ng karagatan, pagbabago sa antas ng dagat, ang istraktura at dynamics ng interior ng Earth, pati na rin ang mga paggalaw ng mga tectonic plate ng Earth upang mas maunawaan ang mga lindol at bulkan.


Ang GOCE ay inilunsad noong Marso 17, 2009, mula saPlesetsk Cosmodromesa hilagang Russia. Dinala ito sa orbita ng isang binagong intercontinental ballistic missile (na-decommission na kasunod ng Strategic Arms Reduction Treaty). Ang pangunahing instrumento sa pagkolekta ng data ng satellite ay tinatawag na agradiometer; nakita nito ang napakaliit na mga pagkakaiba-iba ng puwersang gravitational habang naglalakbay ito sa ibabaw ng Earth. Mayroon ding isangGlobal Positioning System (GPS)ang tagatanggap na gumagana sa iba pang mga satellite upang makilala ang mga puwersang hindi gravitational na maaaring makaapekto sa GOCE, pati na rin ang isang laser reflector na nagpapahintulot sa GOCE na subaybayan ng mga ground-based laser.

Animation ng GOCE geoid. Kredito: ESA.
Ang animasyon na ito ng isang umiikot na 'parang patatas' na Lupa ay nagpapakita ng isang napaka-tumpak na modelo ng Earthgeoidnilikha mula sa data na nakuha ng GOCE at inilabas noong Marso 31, 2011, sa Fourth International GOCE User Workshop sa Munich, Germany. Ang mga kulay ay kumakatawan sa mga paglihis sa taas (–100 hanggang +100 metro) mula sa isang 'ideal' na geoid. Ang mga asul na kulay ay kumakatawan sa mababang halaga at ang mga pula / dilaw ay kumakatawan sa mga mataas na halaga. Ang geoid na ito ay hindi kumakatawan sa mga aktwal na tampok sa ibabaw sa Earth. Sa halip, ito ay isang komplikadong modelo ng matematika na binuo mula sa data ng GOCE na nagpapakita, sa isang labis na labis na paraan, ang mga kamag-anak na pagkakaiba sa gravity sa buong kalupaan. Maaari rin itong isipin bilang ibabaw ng isang 'perpektong' pandaigdigan na karagatan na hugis lamang ng gravity, nang walang impluwensya ng pagtaas ng tubig at alon.


https://www.youtube.com/watch?v=E4uaPR4D024

Siyentipiko, ang isang geoid ay tinukoy bilang isangequipotential ibabaw, iyon ay, isang ibabaw na palaging patayo sa gravitational field ng Earth. Ang isang ilustrasyon sa entry sa Wikipedia tungkol dito, na ipinakita sa ibaba, ay nagbibigay ng isang mataas na antas na paglalarawan: sa pigura, ang linya ng plumb (isang timbang na nakakabit sa isang kurdon) sa bawat lokasyon ay laging tumuturo patungo sa sentro ng gravity ng Earth. Samakatuwid, ang isang hypothetical na ibabaw na patayo sa linya ng plumb na iyon ay isang lokal na geoid na ibabaw. Kapag pinagsama ang matematika nang magkasama at na-calibrate sa isang ibig sabihin ng antas ng dagat, ang mga patayo na ibabaw sa maraming lokasyon sa paligid ng Earth ay bumubuo ng isang geoid, isang modelo kung paano nagbabago ang gravity sa ibabaw ng Earth.

Ang diagram ay naglalarawan ng mga pangunahing konsepto ng paglikha ng isang geoid. Ipinapakita ang pigura: 1. karagatan; 2. isang sanggunian ellipsoid; 3. lokal na linya ng tubero; 4. kontinente; 5. geoid. Credit sa Larawan: MesserWoland sa pamamagitan ng Wikimedia Commons.

Ang gravitational 'landscape' ng isang geoid ay batay lamang sa masa at morpolohiya ng Earth. Kung ang Earth ay hindi umiikot, kung walang paggalaw ng hangin, dagat, o lupa, at kung ang loob ng Earth ay pare-parehong siksik, ang isang geoid ay magiging isang perpektong globo. Ngunit ang pag-ikot ng Earth ay sanhi ng mga rehiyon ng polar na bahagyang bumalot, na ginagawang ellipsoid ang Earth sa halip na isang globo. Bilang isang resulta, ang lakas ng grabidad ay bahagyang mas malakas sa mga poste kumpara sa ekwador. Ang mas maliit na pagkakaiba-iba ng gravity sa buong ibabaw ng Earth ay sanhi ng mga pagkakaiba sa kapal at density ng bato ng crust ng Earth, pati na rin ang mga pagkakaiba sa density at kombeksyon sa loob ng interior ng Earth.




Maaaring gamitin ng mga siyentista ang geoid ng mataas na resolusyon batay sa data ng GOCE bilang isang gravitational reference frame para sa iba pang mga pagsisiyasat sa agham ng Earth. Ang sirkulasyon ng karagatan, mga pagbabago sa antas ng dagat, at ang pagtunaw ng mga takip ng yelo - mahalagang mga tagapagpahiwatig para sa pagbabago ng klima - sanhi ng mga pagkakaiba-iba sa aktwal na taas ng karagatan na masusukat ng iba pang mga nagmamasid sa Daigdig. Ang mga obserbasyong ito, na naka-calibrate laban sa isang mahusay na modelo ng geoid, ay makakatulong nang malaki sa mas mahusay na pag-unawa sa mga dynamics ng klima ng Earth.

Ang mga pagkakaiba-iba ng density at kombeksyon sa manta ng Earth ay nakakaapekto rin sa larangan ng gravitational. Halimbawa, ang modelo ng GOCE geoid ay nagpapakita ng isang 'depression' sa Karagatang India at 'talampas' sa Hilagang Atlantiko at Kanlurang Pasipiko. Ang data ng grabidad ay maaaring magpakita ng mga lagda ng malalakas na lindol at bulkan, na nagbibigay ng kaalaman na maaaring sa ibang araw ay matulungan ang mga siyentipiko na mahulaan ang mga natural na kalamidad. Mayroon ding mga mahahalagang aplikasyon sa mga geo-information system, civil engineering, pagmamapa, at paggalugad na mapapahusay ng isang mas pino na modelo ng geoid.

Ang mga inhinyero na nagtatrabaho sa GOCE GOCE sa cleanroom sa Plesetsk Cosmodrome sa Russia. Credit sa Larawan: ESA.

Mula nang ilunsad ito noong Marso ng 2009, maliban sa isang maikling panahon para sa mga tseke ng mga system ng spacecraft at isang pansamantalang pagpapatakbo ng glitch, ang GOCE ay nagkokolekta ng data sa larangan ng gravitational ng ating planeta habang umiikot ang Earth sa isang tinatayang direksyong hilagang-timog (polar orbit), sa isang altitude na 250 kilometro lamang. Ito ay hindi pangkaraniwan na mababa para sa isang mababang orbit ng Earth ngunit kinakailangan ito dahil ang pinakamahusay na mga sukat sa gravitational field ay nakuha kapag ang GOCE ay napakalapit hangga't maaari sa ibabaw ng Earth habang pinapanatili ang orbit nito. Ang hugis ng aerodynamic ng satellite ay nakakatulong na patatagin ito habang naglalagay ito sa itaas ng gilid ng kapaligiran, ngunit hindi maiwasang, ang bihirang hangin ay nagdudulot ng pag-drag sa satellite na nagpapabagal nito. Samakatuwid, upang mapanatili ang bilis ng orbital nito, ginagamit ng GOCE ang ion propulsion system nito upang bigyan ang sarili nito ng paminsan-minsang pagpapalakas.


Ang misyon ay orihinal na tatagal ng 20 buwan, ang tinatayang oras na aabutin para sa GOCE upang maubos ang lahat ng fuel nito. Ngunit ang isang hindi pangkaraniwang tahimik na solar cycle minimum ay pumayat sa itaas na kapaligiran, binawasan ang pag-drag sa satellite, na pinapagana ito upang makatipid ng gasolina. Dahil mayroon itong natitirang mga reserbang gasolina, ang misyon ay pinalawig hanggang sa katapusan ng 2012, na pinapayagan ang GOCE na ipagpatuloy ang pagkolekta ng data na magpapataas sa mataas na katumpakan ng mga pagsukat ng grabidad.

Paglalarawan ng artist ng GOCE sa orbit sa itaas ng Earth. Ang isang bahagi ng satellite ay laging nakaharap sa araw. Ang mga solar panel na naka-mount sa 'sunny side' ay nagbibigay ng lakas para sa spacecraft. Ang mga ito ay gawa sa mga materyal na makatiis ng temperatura na kasing taas ng 160ºC (320 ºF) at kasing baba ng -170ºC (-274 ºF). Credit sa Larawan: ESA.

Ano ang nagpapanatili sa kapaligiran ng Daigdig sa Earth?

Natuklasan at na-mapa ni Peter Niiler ang mga alon ng karagatan


Posible bang mahulaan ang mga lindol?

Ang natutunaw na polar ice ngayon ang pinakamalaking nag-ambag sa pagtaas ng antas ng dagat

Maria Zuber sa proyekto na mapa ang gravity ng buwan