Painovoimakartta paljasti muhkuraisen Maan

Uusi yksityiskohtainen Maan painovoimakentän kartta voi asiantuntijoiden mukaan helpottaa merivirtojen seuraamista ja maanjäristyksiin vaikuttavien voimien tutkimista.

maanantai 11. huhtikuuta 2011

Kuvassa näkyvä värikäs muodostelma saattaa vaikuttaa lähinnä lommoiselta muovailuvahamöykyltä. Tutkijat kuitenkin kertovat sen olevan tarkin tähän mennessä laadittu digitaalinen malli maapallon painovoimakentästä.

Huhtikuun 6. päivänä julkistettu painovoimakartta paljastaa niin sanotun geoidin muodon. Geoidi on laskennallinen vertailupinta, jolla maapallon kaikkien valtamerten vesi on tasapainossa niin, että voidaan puhua valtamerten keskimääräisestä pinnasta. Geoidi aaltoilee painovoimakentän pienten paikallisten vaihteluiden vuoksi.

Uusi kartta perustuu Euroopan avaruusjärjestön Esan GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) -satelliitin tutkimustuloksiin.

Maapallo ei ole tasainen

Useimmat ajattelevat maapallon olevan täysin pyöreä pallo. Aine ei ole kuitenkaan jakautunut tasaisesti maapallon pinnalle, ja vesimassat ovat tuulten ja virtausten vuoksi alituisesssa liikkeessä.

Kun kuvataan pikemminkin planeetan painovoimakenttää kuin sen fyysistä ulkomuotoa, geoidi osoittaa muodon, joka keskimääräisellä merenpinnalla olisi, jos se jollakin tavalla voitaisiin levittää maapallon koko pinnalle, kertoo John Wahr, joka toimii geofyysikkona Coloradon yliopistossa Yhdysvalloissa.

"Kun sanotaan, että Denver sijaitsee 1 609 metriä merenpinnan yläpuolella, tarkoitetaan oikeastaan, että se sijaitsee 1 609 metriä geoidin yläpuolella", John Wahr toteaa sähköpostissa.

Katso animaatio geoidista.

GOCE kerää tietoja

Euroopan avaruusjärjestö laukaisi GOCEn maaliskuussa 2009 matalalle napojen yli kiertävälle radalle, noin 255 kilometrin korkeudelle Maan pinnasta.

GOCE on kartoittanut painovoimakentän vaihteluja erittäin herkillä painovoima-antureillaan ja kerännyt tietoja tuhansilla maapallon ympäri tekemillään kierroksilla.

Geofyysikot voivat tulokseksi saadun geoidin avulla selvittää Maan sisäosien rakennetta, sanoo Michael Watkins, joka työskentelee geodeettina Nasan Jet Propulsion Laboratoryssä Kaliforniassa Yhdysvalloissa.

Painovoimakartat ovat tärkeitä myös valtamerentutkijoille, koska tuuli ja virtaukset saavat veden kasaantumaan toisiin paikkoihin, kun se taas toisissa paikoissa vetäytyy kuopalle.

"Jos valtameren pinta voidaan kartoittaa tavalla tai toisella (esimerkiksi satelliittitutkalla tehtävillä korkeusmittauksilla) ja sitten lasketaan tämän pinnan ja geoidin välinen erotus, voidaan ... määrittää merivirtojen suunta ja voimakkuus", selittää John Wahr Coloradon yliopistosta.

"Mitä parempi geoidi on, sitä tarkemmin tämä voidaan tehdä."

Uusi geoidi on "silmänräpäyskuva" painovoimakentästä

John Wahr ja Michael Watkins eivät kuulu GOCE-tutkimusryhmään, mutta he työskentelevät vastaavanlaisen Nasan satelliitin parissa. Satelliitti GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) kiertää korkeammalla radalla kuin GOCE ja sen tuottamat kartat Maan painovoimakentästä eivät ole yhtä yksityiskohtaisia kuin GOCEn.

Vaikka GRACEn tulokset eivät ole aivan tarkkoja, ne ovat sitäkin ajankohtaisempia. Näin Nasa pystyy seuraamaan Maan painovoimakentässä esiintyviä vaihteluja, jotka johtuvat vuoroveden vaihtelusta tai jäätiköiden sulamisesta.

"GOCE on erittäin tarkka painovoimakentän silmänräpäyskuva", sanoo Michael Watkins JPL:stä sähköpostissa. "GRACE on keskinkertaisella tarkkuudella kuvattu elokuva."

Nämä kaksi täydentävät Watkinsin mukaan toisiaan, sillä mitä paremmin tunnetaan "silmänräpäyskuva", sitä tarkemmin voidaan löytää muutokset, kun elokuva on käynnissä.

Tutkimalla geoidia voidaan esimerkiksi ymmärtää paremmin maankuoren rakenteessa tapahtuvia prosesseja, esimerkiksi niitä, jotka vaikuttivat Japanin tuhoisaan maanjäristykseen viime kuussa, Watkins kertoo.

"Suuret maanjäristykset siirtävät niin paljon massaa, että se riittää muuttamaan painovoimakenttää", Watkins jatkaa, "ja nämä muutokset voivat antaa meille lisää tietoa maanjäristyksen mekanismeista ja siitä, miten paljon massaa siinä siirtyy ja nousee, erityisesti merialueilla, missä on vaikeaa tarkkailla suoraan."

Ehkä sinua kiinnostaa...

Ehkä tämä kiinnostaa sinua ...