Мера ускоряющегося похудания" 7166. -->
На практике спутники не вычисляют форму геоида, а измеряют аномалию гравитационного поля Земли. Синим цветом обозначены области с отрицательной аномалией, там геоид поднимается над сферой; красным — с положительной аномалией, там геоид уходит вниз. Карта: The University of Texas Center for Space Research, JPL/NASA, GeoForschungsZentrum Potsdam
Новая возможность появилась 17 марта 2002 года, когда российской ракетой «Рокот» с космодрома Плесецк были запущены разработанные совместно США и Германией два спутника-близнеца GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Спутники вышли на околополярную (наклонение 89°) орбиту высотой около 500 км и движутся по ней строго друг за другом на расстоянии 220±50 км. Раз в месяц или два проводится коррекция орбиты, чтобы сохранить строй.
Главная цель проекта GRACE — высокоточное измерение гравитационного поля Земли, или иными словами, определение формы геоида. Это ведь только в учебниках для начальных классов Земля имеет форму шара. Уже в старших классах мы узнаем, что она сплюснута у полюсов и представляет собой эллипсоид вращения. Ну, а специалисты говорят, что Земля имеет форму геоида, то есть вообще ни на что не похожа, кроме самой себя.
Геоид — это условная поверхность океана, которую он имел бы, если бы на него не действовали никакие силы, кроме земного притяжения. Из-за того, что масса внутри Земли распределена неоднородно, геоид отличается и от шара, и от эллипсоида. Более того, даже поверхность реального океана не следует строго его форме — в открытом море она отклоняется от геоида на величину до двух метров. Это вызвано колебаниями атмосферного давления, солености и температуры воды, морскими течениями, приливными волнами и множеством других факторов. Форму геоида определяют путем тщательных изменений гравитационного поля Земли. Поверхность геоида мысленно продолжают под всеми континентами. Там она проходит повыше, чем в океане — сказывается тяготение пород в материковых плитах. Под ледниковыми щитами геоид тоже немного приподнимается.
До запуска спутников GRACE погрешности определения формы геоида в разных районах Земли достигали 20–90 см. GRACE должные повысить точность ни много, ни мало в тысячу раз, сократив ошибки до 0,4 мм. Метод измерения основан на том, что небольшие гравитационные аномалии, определяющие форму геоида, влияют на траектории движения спутников. Их координаты определяются по сигналам системы глобального позиционирования GPS. Но одних только данных GPS для достижения нужной точности недостаточно. Поэтому спутники постоянно связаны микроволновым лучом, который позволяет измерять расстояние между ними с точностью до 10 микрон — это в 10 раз меньше толщины человеческого волоса.
Измерения спутников GRACE впервые позволили непосредственно определить, как меняется масса льда в Гренландии. Оказалось, что с апреля 2002 по ноябрь 2005 года (период, за который уже обработаны данные) Гренландия теряла в среднем по 239 км3 льда в год, что соответствует среднему уменьшению толщины льда на 13–14 см/год. Причем в последние полтора года этот процесс претерпевает ускорение. Эти результаты приводит журнал New Scientist, со ссылкой на группу исследователей из Техасского университета в Остине.
Гравиметрические измерения — не единственный современный метод оценки объема ледников. Независимые результаты дает американский спутник ICESat (Ice, Cloud, and land Elevation Satellite). Он был запущен 13 января 2003 года с космодрома Ванденберг и тоже работает на околополярной орбите с наклонением 86° и высотой 600 км. Главный научный прибор на ICESat — высокоточный лазерный альтиметр GLAS (Geoscience Laser Altimeter System). По внешнему виду он напоминает телескоп, направленный строго вертикально вниз. Сорок раз в
Мера ускоряющегося похудания" 7167. -->
Спутник CryoStat отличает сигнал, отраженный от поверхности воды, и сигнал, идущий ото льда. Таким образом удается измерить толщину льда. Иллюстрация: ESA/AOES Medialab
секунду он посылает к Земле короткий лазерный импульс, который высвечивает пятно диаметром семьдесят метров (для глаз он безопасен). Спутник регистрирует световую задержку — она составляет около четырех миллисекунд — и по ней определяет расстояние до поверхности.
Точность измерений альтиметра GLAS такова, что позволяет заметить изменение уровня моря или льда на 1 см/год. Измерения гренландского ледника со спутника ICESat подтвердили данные GRACE — ледник теряет около 240 км3/год, втрое больше, чем по прежним оценкам, сделанным в период с 1997 по 2003 год. Этой величине соответствует прирост уровня моря 0,66 мм/год. На первый взгляд немного. Но это почти половина от 1,5 мм/год — средней скорости подъема уровня мирового океана за последние 100 лет. И это вклад только одной Гренландии. По оценкам за последнее десятилетие скорость подъема уровня моря достигла 2–3 мм/год. Кстати, уточнить эту величину — другая задача спутника ICESat.
Впрочем, полного согласия по этому вопросу среди ученых пока нет. Специалисты из университета штата Колорадо в Боулдере обработали данные все с тех же спутников GRACE и получили существенно меньшую оценку потерь гренландского ледника — всего 152 км3/год. Различия могут быть вызваны недостаточной изученностью движения воздушных масс и приливов в Северном Ледовитом океане, которые тоже оказывают влияние на гравиметрические измерения.
Обеспечить независимую проверку этих результатов должен был европейский спутник CryoSat, однако он был потерян при неудачном запуске ракеты-носителя «Рокот» 8 октября 2005 года. Тем не менее, Европейский Союз считает эти исследования настолько важными, что вскоре утвердил план повторного строительства и запуска аппарата CryoSat-2. Его запуск планируется на март 2009.
Информация об авторе статьи
Автор: Александр Сергеев
Статья получена: Телеграф «Вокруг Света»: Мера ускоряющегося похудания
Случайные статьи
Ритмы сна и память
Во время сна работа мозга не прекращается, и спящий человек может воспринимать и даже запоминать словесную информацию. Работы по изучению метода обучения во сне проводились как у нас в стране (А. М. ...
Ритмическое воздействие в педагогике
Кроме погружения в сон, при устранении нарушений сна, при перестройке ритма организма для уменьшения явлений десинхроноза, ритмостимуляция имеет еще одну интересную и важную область применения. Это пе...
Биоциклы в повседневной деятельности людей
Наши знания о биологических ритмах стремительно развиваются. Этому в значительной степени способствовало бурное развитие науки и техники. Открыты новые закономерности в регулировании жизнедеятельност...
Бомж
На вокзале существует несколько сообществ, которые живут параллельно и делятся по национальности, интересам и т.д. (например, цыгане). Насколько мне известно, они практически не пересекаются, поддержи...
Спираль восхождения
Весной прошлого года был создан Всесоюзный институт охраны природы и заповедного дела. Но это не единственная организация, официально облеченная природоохранительными функциями. Существуют Госкомитет ...