Tyngdekraftskart over månen. Et gravitasjonskart over jorden er utarbeidet

Til dags dato er den mest nøyaktige modellen av jordens gravitasjonsfelt kompilert, som vil hjelpe til med studiet av jordskjelv, tidevann, havsirkulasjon og luftmasser. Dette ble gjort mulig takket være den europeiske satellitten GOCE with unik design ligger i en spesiell bane.

Ris. 3.2.1

Etter to års drift i bane rundt GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer)-satellitten, har European Space Agency gitt ut verdens mest omfattende kart over jordens tyngdekraft. De innsamlede dataene var nok til å gi forskere tilgang til den mest nøyaktige geoiden til dags dato - en modell av jorden, som skulle bidra til å forstå særegenhetene ved jordens funksjon - klima, hav- og luftstrømmer, bevegelser av litosfæriske plater.

Geoiden er overflaten til et ideal globale hav i fravær av tidevann og strømmer. Formen bestemmes bare av tyngdekraften.

Fragment nytt kort(Fig. 3.2.2). Tyngdekraften er sterkest i områder farget gul, og svakest i blå områder. Formen på geoiden er bevisst forbedret - for større klarhet multipliseres høydeforskjellene med 10 tusen ganger.

Å kjenne den nøyaktige formen til geoiden er viktig for geodesi - det er fra hvilke høyder i verden måles (illustrasjon EPA, ESA/HPF/DLR).

Ris. 3.2.2

Det som er enda mer interessant: GOCE ser avvik i tyngdekraften med høye detaljer, som lar deg legge merke til tektoniske feil, beregne fordelingen av masser i tykkelsen på fjellkjeder og observere andre lignende, skjulte trekk ved jordens struktur. Ved å tyde informasjon fra GOCE kan forskere legge merke til bevegelsen av magma i dypet under vulkaner eller registrere funksjoner i bevegelsen og samspillet mellom kontinentalplater.

GOCE-satellitten ble skutt opp i mars 2009. Til dags dato har den brukt mer enn 12 måneder i operativ datainnsamlingsmodus.

GOCE har allerede blitt et eksepsjonelt fenomen i verdensrommet og i studiet av livet på jorden. Gradiometeret, som består av seks svært følsomme akselerometre som studerer tyngdekraften, er unikt i jordens bane.

Lanseringen av rominterferometeret LISA (Laser Interferometer Space Antenna) med en armlengde på 5 millioner kilometer er planlagt i midten av neste tiår, dette er et felles prosjekt av NASA og European Space Agency. Følsomheten til dette observatoriet vil være hundrevis av ganger høyere enn egenskapene til bakkebaserte instrumenter. Den er først og fremst designet for å søke etter lavfrekvente (10-4-10-1 Hz) gravitasjonsbølger, som ikke kan oppdages på jordoverflaten på grunn av atmosfærisk og seismisk interferens. Slike bølger sender ut dobbelt stjernesystemer, ganske typiske innbyggere i Space. LISA vil også kunne oppdage gravitasjonsbølger som genereres når vanlige stjerner absorberes av sorte hull. Men for å oppdage relikte gravitasjonsbølger, bærer informasjon om materiens tilstand de første øyeblikkene etter det store smellet, vil sannsynligvis kreve mer avanserte rombaserte instrumenter. En slik installasjon, Big Bang Observer, diskuteres for tiden, men det er lite sannsynlig at den blir opprettet og lansert tidligere enn om 30-40 år.

Gravity anomalier

Tyngdekraftsanomali er et generelt begrep som brukes i tilfeller der uvanlige gravitasjonsfeltindikatorer eller gravitasjonskarakteristikker til et objekt blir observert. Begrepet brukes også i tilfeller hvor matematisk modell gravitasjonsteori motsier en annen teori eller fysisk natur gravitasjonsinteraksjon.

Når det brukes på formene og gravitasjonsegenskapene til himmellegemer, uttrykkes gravitasjonsanomalier vanligvis som endringer i tyngdeakselerasjonen i deres nærhet, noe som kan indikere tilstedeværelsen av mineraler med stor verdi tetthet eller omvendt tilstedeværelsen av store hulrom i bergartene. I sistnevnte tilfelle, noen ganger slik unormale fenomener, som vann som strømmer "opp" langs et skråplan eller kjøretøy med hjul som beveger seg "opp". Bakkebaserte manifestasjoner av anomalier inkluderer også avvik av loddlinjen fra vertikal posisjon og endringer i hastigheten til pendelklokken. I tilfeller knyttet til malmforekomster observeres også ofte geomagnetiske anomalier, som er assosiert med ulike fenomener i jordens atmosfære og ionosfære.

I motsetning til så massive himmellegemer som jorden, lettere himmellegemer har store relative verdier av gravitasjonsanomalier, noe som ikke lar gravitasjonspotensialet deres beskrives av harmoniske funksjoner. Når det gjelder jorden, er gravitasjonspotensialet til overflaten, eller geoiden, beskrevet nøyaktig på grunnlag av matematiske teorier ved hjelp av harmoniske funksjoner. Månens gravitasjonsanomalier har sitt eget navn - mascons.

Med begynnelsen av epoken romflyvninger Studiet av jordens geopotensial utføres hovedsakelig ved å studere endringer i posisjonen til kunstige jordsatellitter, som er utstyrt med akselerometre. Det antas at forekomsten av gravitasjonsanomalier også kan være forbundet med risiko for jordskjelv og vulkanutbrudd.

I kosmologi, uvanlige ansamlinger av materiemasse som manifesterer seg i form av gravitasjonslinser og en unormal fordeling av hastigheter til objekter i deres nærhet. I tilfeller som Great Attractor observeres begge disse fenomenene. Også begrepet gravitasjonsanomali brukes vanligvis i forbindelse med klynger mørk materie eller universets skjulte masse.

Ris. 3.2.3 - Jordens gravitasjonsanomalier (ifølge NASA GRACE - Gravity Recovery And Climate Change)

I løpet av to års drift har den europeiske satellitten GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer - en forsker av gravitasjonsfeltet og steady-state havstrømmer), som måler jordens gravitasjon, samlet nok data til å lage et gravitasjonskart over enestående nøyaktighet, rapporterer Membrane.

GOCE-teamet presenterte resultatene av arbeidet sitt på en konferanse i München.

Enheten ble lansert i 2009 og har seks akselerometre, hundre ganger mer følsom enn ...

Geofysikere har presentert foreløpige kart laget av data samlet inn av romfartøyet GOCE fra European Space Agency (ESA). Kartene ble utgitt på årsmøtet til American Geophysical Union.

Siden jordens form er forskjellig fra en kule, kan gravitasjonsattraksjonen i noen regioner være ganske forskjellig fra attraksjonen i andre. Basert på data om disse forskjellene, farget forskerne kartet: regioner der tyngdeakselerasjonen er større enn 9 er markert med rødt ...

Forskere Det russiske akademiet Sciences (RAS) undersøker en mystisk artefakt skapt av noen i forhistorisk tid.

Pantry sensasjon

Og hva fant du i den? "En vanlig sprukket stein," pressesekretær for rektor ved Moskva statsuniversitet Olesya Viktorovna kikket likegyldig på steinplaten, som er lagret i universitetets lagerrom.

Fotografen og jeg var i ærefrykt. For vi så endelig "det samme steinkartet" som vi ble fortalt om. Og de insisterte på at hun var 65...

De amerikanske og japanske romfartsorganisasjonene har publisert den mest nøyaktige (andre på rad) til dags dato topografisk kart Jord. Dette ble rapportert i en pressemelding på NASA-nettstedet. Den første versjonen av det samme kartet ble publisert i juni 2009.

Innenfor ny verson Data innhentet etter å ha analysert 260 tusen stereobilder tatt av Terra-apparatet ble lagt til kartet. Som et resultat har kartoppløsningen blitt betydelig økt. Kartet er lagt ut gratis på Internett...

Fysikere har utført det mest presise eksperimentet til dags dato for å måle gravitasjonstidsdilatasjon, spådd av Einsteins relativitetsteori.

Essensen av eksperimentet var som følger. Cesiumatomer, avkjølt nesten til absolutt null, ble "kastet" oppover i et spesielt kammer ved hjelp av en laser, hvoretter de begynte å bevege seg i en bue under påvirkning av tyngdekraften.

På et tidspunkt overførte laserpulsen partiklene til en superposisjon av to tilstander ...

Gravitasjonslinser, oppdaget av astronomer for rundt 30 år siden, er en av de mest fantastiske fenomener eksisterer i universet. De ble ikke bare det mest overbevisende beviset på sannheten i Einsteins relativitetsteori, men også uunnværlige assistenter for astronomer i å søke etter svar på mange spørsmål om universets struktur og utvikling.

Akkurat som luftspeilingene som reisende møter i ørkener, har verdensrommet sine egne luftspeilinger. De oppstår når lys fra fjerne objekter bøyes...

Vitenskapen nærmer seg å bekrefte bibelske sannheter. Vi vet fra skolen: planeten vår har form som en ball som er langstrakt ved polene, består av en mantel og en kjerne, og flere lag med atmosfære svever over overflaten.

I uminnelige tider har den rotert rundt sin akse og rundt solen, og denne mekanismen, startet av naturen selv, vil aldri stoppe. Det er i hvert fall det vi tror.

Vår samtalepartner, en professor, doktor i fysiske og matematiske vitenskaper, ledende vitenskapelige...

Dimensjoner i en flygende verden

Det er ikke lett å konstruere et kart over verden, hvis gjenstander befinner seg i konstant bevegelse- samtidig bevege seg i forhold til hverandre og fly fra hverandre forskjellige sider. "La oss ikke glemme at på interstellare avstander er begrepet samtidighet langt fra åpenbart," skrev Paul Anderson i en av sine historier om Rogue Traders, og denne omstendigheten kompliserer livet til romfarere. Her er for eksempel hvordan du bestemmer avstanden til en eller annen fjern...

European Space Agency har gitt ut det første kartet over planetens gravitasjonsfelt, basert på data fra GOCE-satellitten. Takket være satellittens unike egenskaper er de innsamlede dataene ekstremt nøyaktige, og selve kartet vil hjelpe oseanografer og klimatologer med å gi mer begrunnede svar på globale problemer om jordens liv.

GOCE-satellitten (fullt navn - "Gravitational Field and Steady Ocean Current Explorer"), utviklet av European Space Agency, ble skutt opp fra den russiske kosmodromen Plesetsk 17. mars 2009. Målet med prosjektet er å kartlegge med enestående nøyaktighet og oppløsning kloden dets gravitasjonsfelt. Enestående, fordi GOCE ikke er det eneste slike prosjektet. Før den ble den tyske forskningssatellitten CHAMP skutt opp i verdensrommet (prosjektet startet i 2000), samt en tandem av to GRACE-satellitter (2002).

En nybegynner bestemmer forskjeller i styrken til jordens gravitasjonsfelt med en nøyaktighet på opptil en centimeter. En rekke tekniske triks hjelper GOCE med å overgå sine "kolleger" i påliteligheten til dataene som er oppnådd, noe som gir satellitten muligheten til å fly i svært lav høyde - 254,9 km. Dette er den laveste banen som forskningssatellitter noensinne har vært i på en lengre periode.

Utviklerne av GOCE har oppnådd en effekt der sensorene til apparatet for å måle jordens gravitasjonskraft er som i fritt fall. Hovedkunnskapen er ionemotoren, som kompenserer for atmosfærisk bremsing som er uunngåelig i en gitt høyde og med jevne mellomrom hever satellittens bane. Den pilformede formen til den europeiske budbringeren og dens "finner" spiller også en rolle. Takket være alt dette er satellitten ekstremt følsom måleverktøy, og åpner for nye, tidligere utilgjengelige muligheter for forskere.

"Gravitasjonsfeltet har blitt studert i veldig lang tid, og i I det siste Det har vært stor fremgang på dette området takket være bruken av nye høypresisjonssatellittsystemer, forklarer Valentin Mikhailov, leder for laboratoriet for matematisk geofysikk ved Institutt for jordfysikk ved det russiske vitenskapsakademiet. "Fordelen med å studere jordens gravitasjonsfelt fra jordens bane er den nesten jevne dekningen av hav og land."

På grunn av sin raffinement har GOCE vist en utmerket evne til å fange ørsmå nyanser i endringer i tyngdekraften. Et kart satt sammen fra dataene som er hentet fra det viser at denne kraften er langt fra ensartet. Spesielt er positive gravitasjonsavvik indikert i rødt på modellen bygget med GOCE-satellittdata for november-desember 2009, og negative i blått.

"Disse anomaliene bør imidlertid ikke oppfattes som noe utenom det vanlige. Eksistensen av globale anomalier har vært kjent i lang tid," legger Mr. Mikhailov til. – GOCE-satellitten vil betydelig forbedre vår kunnskap om gravitasjonsfeltets fine struktur, som er nødvendig for eksempel for å modellere havdynamikk og verdenshavets samspill med atmosfæren. Dette er viktig for å forutsi klimaendringer og naturkatastrofer som El Niño-fenomener forårsaket av bevegelse av store mengder oppvarmet vann inn i Stillehavet».

Forfatterne av prosjektet selv hevder at dataene hentet fra GOCE-satellitten vil finne mange bruksområder og kan være nyttige ikke bare for en bedre forståelse av naturen havstrømmer og bestemme hastigheten deres, men også for eksempel for å oppdage farlige vulkanske områder.
http://www.rbcdaily.ru/2010/07/01/cnews/491111

ESA: Det mest detaljerte kartet over jordens gravitasjonsfelt som noen gang er realisert

Physorg.com: GOCE leverer data for det beste gravitasjonskartet noensinne (m/ video)

Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) har offentliggjort de første resultatene av studier av jordens gravitasjonsfelt utført ved hjelp av satellitten GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer).

Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) har offentliggjort de første resultatene av studier av jordens gravitasjonsfelt utført ved hjelp av satellitten GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer).

Et forskerteam som jobber med den europeiske satellitten GOCE (Gravity and Ocean Circulation Explorer) har kastet lys over hvordan jorden vår ser ut fra et gravitasjonsperspektiv.

Ny datamaskinmodell demonstrerer ujevnheten i tyngdekraften på overflaten av planeten vår: Jorden på dette bildet ser ikke ut som den pene kloden vi alle er kjent med.

Den nye geoidemodellen ble presentert på Fourth International Scientific Forum, som ble holdt i teknisk universitet München (Tyskland). Representanter for det europeiske romsamfunnet sa at de nå har gjort det det mest nøyaktige kartet fordeling av gravitasjonsstrømmer på planeten.

Forskere har brukt data samlet inn av romsonden for å vise hvordan tyngdekraften påvirker hele planeten vår. Enheten viste hvordan havene beveger seg og hvordan de omfordeler solvarme over hele kloden.

Den abstrakte modellen i bildet gir en illustrasjon av den ujevne tyngdekraften som virker på overflaten av planeten vår. Gul områder der tyngdekraften er høyere, og i blått - lavere enn det globale gjennomsnittet er indikert.

GOCE hjalp også forskere med å forstå at jordskjelvene i Japan forrige måned og Chile i fjor ble forårsaket av enorme mengder plater som plutselig forskjøv seg.

Forskere sa at de nye dataene hjalp til med å kaste lys over hvordan "nivået" på jordens overflate ser ut. En båt utenfor Europas kyst kan stå 180 meter høyere enn en båt i midten indiske hav, selv om begge disse punktene er på samme landnivå.

Det er åpenbart hvordan gravitasjonstrikset utspiller seg på jorden, siden planeten vår ikke er en ideell sfære, og massen er ujevnt fordelt, forklarer forskere.

GOCE-satellitten ble skutt opp i mars 2009. I dag befinner romsonden seg i en svært lav polarbane i en høyde på bare 255 km. Andre forskningssatellitter flyr ikke så lavt, sier eksperter.

GOCE er utstyrt med tre par platinasensorer som en del av sitt primære vitenskapelige instrument, et gradiometer, som måler mikroskopiske endringer i akselerasjonskrefter.

Denne akselerasjonen lar GOCE kartlegge de nesten umerkelige variasjonene i tyngdekraften som virker på overflaten av planeten vår – fra de høyeste fjellkjedene til de dypeste havgravene.

Geoiden er det viktigste konseptet i moderne geodesi. Han er geometrisk kropp, som gjentar jordens form, men gjenspeiler fordelingen av gravitasjonspotensialet på planeten. Vanligvis faller geoiden omtrent sammen med den gjennomsnittlige vannstanden i verdenshavet og fortsetter betinget over kontinentene.

"Vi fikk absolutt ny informasjon, spesielt i områder som Himalaya, Andesfjellene og Antarktis," sa BBC-kanalen European Space Agency GOCE-oppdragsleder Dr. Rune Floberghagen.

Teamet sa at GOCE sannsynligvis har nok drivstoff ombord til å fly til 2014.

Ifølge professor Lainer Rummel ved Universitetet i München kan de første praktiske resultatene fra arbeidet med den europeiske gravitasjonssatellitten oppnås om omtrent et år. "GOCE gravitasjonsdata vil bidra til å utvikle en bedre jordskjelvprediksjonsmodell. Fordi jordskjelv er forårsaket av tektoniske bevegelser under havet, kan disse bevegelsene ikke sees direkte fra verdensrommet, selv om de kan studeres fra gravitasjonsdata,» bemerket forskeren.

Det mest nøyaktige gravitasjonskartet over Månen til dags dato er satt sammen.

Hvis du bestemmer deg for å bruke penger på å sette noe i bane rundt månen, vil det mest sannsynlig være stappfullt av vitenskapelige instrumenter. Men NASA var original - den sendte ikke ett, men to skip dit, men med ett enkelt instrument.

Til tross for den ytre lettheten, prosjektet GRAL viste seg å være fenomenalt vellykket, fordi det tillot oss å kompilere det mest nøyaktige geologiske kartet over naboen vår. Det er nå klart at denne verden ble dannet av en kombinasjon av meteorittnedslag (hvorav noen sannsynligvis penetrerte månen inn i mantelen) og strekkmerker som indikerer utvidelsen av kroppen tidlig i historien.

GRAIL-prosjektet er modellert etter GRACE-satellittene som utforsker jorden. Det eneste instrumentet overvåker avstanden mellom sammenkoblede enheter, som endres på grunn av tyngdekraften. Siden månen ikke har noen betydelig atmosfære, og tyngdekraften er veldig svak, klarte GRAIL-romfartøyet å gå ned til medium høyde 55 km, noe som resulterte i et kart som var nesten tre ganger så stor som tidligere innsats.

Første fase av prosjektet startet i mars. og ble avsluttet i mai. Sondene var i stand til å skille formasjoner rundt 13 km store. Mer enn 99,99 % av mulige data ble innhentet, tatt i betraktning utstyrets oppløsning.

Det vi ser på månen er der - det er dens skjønnhet. Forfatterne av en av tre artikler om prosjektet publisert av tidsskriftet Science bemerker at mer enn 98 % av lokale endringer i gravitasjonsattraksjon er et produkt av overflatetopografi. Med andre ord, kratrene og ryggene vi ser på månens overflate produserer hoveddelen av signalene som mottas av GRAL. Det er ikke noe lignende på andre nettsteder vi har studert. Jorden, Venus, Mars, Merkur har stor indre variasjon, som som regel blir et resultat av tektoniske prosesser.

Selv om Luna har opplevd flere vulkanutbrudd, ble de fleste av reliefftrekkene dannet av meteorittnedslag. Se på kartene: nedslagsstedene har høy tetthet i den sentrale regionen (der materialet komprimeres og varmes opp), omgitt av knust materiale med lav tetthet. Dessuten var det så mange slag at barken var svampete og relativt homogen. Det vil si at meteoritter på en måte spilte rollen som en matprosessor. Forresten, GRAIL-data tyder på at måneskorpen kan være tynnere enn spådd.

Dette punktet er veldig viktig. "Mest sterke slag kunne trenge gjennom den tynne skorpen og nå mantelen», skriver forfatterne. Modellering antyder at tykkelsen av interiøret i to støtsoner har en tendens til null (Moskvahavet og Krisehavet), mens det i tre andre er nær null (kratrene Humboldthavet, Apollo og Poincaré).

En artikkel forklarer hvorfor det noen ganger ikke var noen signaler fra tydelige terrengtrekk. Dette er de samme 2 % som manglet noen få avsnitt ovenfor og som skyldes interne, skjulte årsaker. Blant dem er de mest merkbare de lange linjene, hvorav noen strekker seg over nesten tusen kilometer. Disse formasjonene er relativt dype: de starter omtrent 5 km fra overflaten og strekker seg ned minst 70 km. Dette er svært eldgamle strukturer fordi de er avbrutt av store nedslagskratere som dukket opp ved daggry av månehistorie.

Forfatterne ser i dem en analog av terrestriske gruppediker, det vil si steder der tektoniske forkastninger førte smeltet materiale inn i jordskorpen stor dybde. Selv om det aldri har vært mye platetektonikk på månen, antas det at oppvarming fra nedslaget som skapte månen skapte et hav av magma under måneskorpen. Det er her det smeltede materialet kan ha kommet fra. Men hva forårsaket bruddet?

Forskere bemerker at i modeller av den tidlige månen består dens lagdelte struktur av et relativt kjølig indre, et smeltet hav og en avkjølt skorpe. Denne strukturen ville varme opp interiøret mens det avkjølte det ytre skallet, noe som fikk månen til å utvide seg. Det antas at i de første milliarder av år økte radiusen til vår nabo med 0,6-4,9 km, hvoretter den sank igjen. Ifølge forfatterne kan dette være nok til at det oppstår enorme sprekker i skorpen, som var fylt med magma.

Totalt sett kan GRAIL-data avsløre mye om Månens urhistorie og sette begrensninger på modeller for dens dannelse. I tillegg hinter de om forhold i det indre solsystemet kort tid etter at den ble dannet, kastet lys over kollisjonene som alle kropper opplevde, selv om tiden kan ha skjult deres spor. Ikke dårlig for ett enkelt verktøy?

Resultatene av studien ble publisert i tidsskriftet