3.2 Спутниковый метод изучения гравитационного поля земли, карта гравитации Земли

На сегодняшний день составлена самая точная модель гравитационного поля Земли, которая поможет в изучении землетрясений, приливов и отливов, циркуляции океана и воздушных масс. Это стало возможным благодаря европейскому спутнику GOCE с уникальным дизайном, находящемуся на специальной орбите.

Рис. 3.2.1 - Спутник GOCE

По итогам двух лет работы на орбите спутника GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer -- «Исследователь гравитационного поля и установившихся океанских течений») Европейское космическое агентство выпустило самую полную в мире карту гравитации Земли. Собранных данных хватило, чтобы предоставить ученым доступ к самому точному на сегодня геоиду -- модели Земли, которая должна помочь разобраться в особенностях земного функционирования -- климата, океанских и воздушных течений, движений литосферных плит.

Геоид -- это поверхность идеального глобального океана в отсутствие приливов и течений. Его форма определяется только гравитацией.

Фрагмент новой карты (рис.3.2.2). Самая сильная гравитация -- в районах, окрашенных жёлтым цветом, самая слабая -- на синих участках. Форма геоида намеренно усиленна -- для большей наглядности различия высот умножены в 10 тысяч раз.

Знание точной формы геоида важно для геодезии -- от него измеряют высоты в мире (иллюстрация EPA, ESA/HPF/DLR).

Рис. 3.2.2 - Карта гравитационного поля Земли

Что ещё интереснее: GOCE видит отклонения в гравитации с высокой детализацией, что позволяет замечать тектонические разломы, вычислять распределение масс в толщах горных хребтов и наблюдать иные подобные, скрытые от глаз, особенности строения Земли. Расшифровывая информацию от GOCE, учёные могут замечать движения магмы в глубинах под вулканами или фиксировать особенности в движении и взаимодействии континентальных плит.

Спутник GOCE был запущен в марте 2009 года. На сегодняшний день он провел в рабочем режиме сбора данных более 12 месяцев.

GOCE уже стал исключительным явлением в космосе и в изучении жизни Земли. Его градиометр, состоящий из шести высокочувствительных акселерометров, изучающих гравитацию, -- уникален для земной орбиты.

На середину следующего десятилетия запланирован запуск космического интерферометра LISA (Laser Interferometer Space Antenna) с длиной плеч в 5 миллионов километров, это совместный проект NASA и Европейского космического агентства. Чувствительность этой обсерватории будет в сотни раз выше, чем возможности наземных инструментов. Она в первую очередь предназначена для поиска низкочастотных (10-⁴-10-¹ Гц) гравитационных волн, которые невозможно уловить на поверхности Земли из-за атмосферных и сейсмических помех. Такие волны испускают двойные звездные системы, вполне типичные обитатели Космоса. LISA также сможет регистрировать волны тяготения, возникшие при поглощении черными дырами обыкновенных звезд. А вот для детектирования реликтовых гравитационных волн, несущих информацию о состоянии материи в первые мгновения после Большого взрыва, скорее всего, потребуются более продвинутые космические инструменты. Такая установка, Big Bang Observer, сейчас обсуждается, однако вряд ли ее удастся создать и запустить ранее чем через 30-40 лет.