Ludzie zwykle myślą o grawitacji na Ziemi jako o jednolitej i spójnej rzeczy. Wynika to z kombinacji czynników, takich jak nierównomierne rozkłady masy w oceanach, kontynentach i głębokim wnętrzu, a także zmienne związane z klimatem, takie jak bilans wodny kontynentów oraz topnienie lub wzrost lodowców.
A teraz, po raz pierwszy, te odmiany zostały uchwycone na obrazie znanym jako „Potsdam Gravity Potato” - wizualizacja modelu pola grawitacyjnego Ziemi wyprodukowanego przez Centrum Badań Geofizyki (GFZ) Centrum Helmholtza w Poczdamie Niemcy
Jak widać na powyższym obrazku, jest uderzająco podobny do ziemniaka. Ale bardziej uderzający jest fakt, że dzięki tym modelom pole grawitacyjne Ziemi jest przedstawione nie jako ciało stałe, ale jako powierzchnia dynamiczna, która zmienia się w czasie. Ten nowy model pola grawitacyjnego (oznaczony jako EIGEN-6C) został wykonany z wykorzystaniem pomiarów uzyskanych z satelitów LAGEOS, GRACE i GOCE, jak również naziemnych pomiarów grawitacji i danych z wysokościomierza satelitarnego.
W porównaniu z poprzednim modelem uzyskanym w 2005 r. (Pokazanym powyżej), EIGEN-6C ma czterokrotnie większy wzrost rozdzielczości przestrzennej.
„Szczególnie ważne jest uwzględnienie pomiarów z satelity GOCE, na podstawie którego GFZ dokonała własnych obliczeń pola grawitacyjnego”, mówi dr Christoph Foerste, który wraz z dr Frankiem Flechtnerem kieruje grupą roboczą ds. Pola grawitacyjnego w GFZ.
Misja ESA GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) rozpoczęła się w połowie marca 2009 r. I od tego czasu mierzy ziemskie pole grawitacyjne za pomocą gradiometrii satelitarnej - badania i pomiaru zmian przyspieszenia spowodowanego grawitacją.
„Umożliwia to pomiar grawitacji w niedostępnych regionach z niespotykaną dokładnością, na przykład w Afryce Środkowej i Himalajach” - powiedział dr Flechtner. Ponadto satelity GOCE oferują korzyści w zakresie pomiaru oceanów.
W wielu otwartych przestrzeniach, które leżą pod powierzchnią morza, pole grawitacyjne Ziemi wykazuje zmiany. GOCE jest w stanie lepiej je odwzorować, a także odchylenia na powierzchni oceanu - czynnik znany jako „dynamiczna topografia oceanu” - będący wynikiem grawitacji Ziemi wpływającej na równowagę powierzchni oceanu.
W modelu uwzględniono również długoterminowe dane pomiarowe z misji satelitów GRACE z satelitą GFZ (Gravity Recovery And Climate Experiment). Monitorując zmienne klimatyczne, takie jak topnienie dużych lodowców w regionach polarnych i ilość wody sezonowej przechowywanej w dużych systemach rzecznych, GRACE był w stanie określić wpływ zmian czasowych na dużą skalę na pole grawitacyjne.
Biorąc pod uwagę czasowy charakter procesów związanych z klimatem - nie wspominając już o roli, jaką odgrywają zmiany klimatu - potrzebne są trwające misje, aby zobaczyć, jak wpływają one na naszą planetę w perspektywie długoterminowej. Zwłaszcza, że misja GRACE ma się zakończyć w 2015 roku.
W sumie około 800 milionów obserwacji przeszło na obliczenia ostatecznego modelu, który składa się z ponad 75 000 parametrów reprezentujących globalne pole grawitacyjne. Sam satelita GOCE wykonał 27 000 orbit podczas swojego okresu eksploatacji (od marca 2009 r. Do listopada 2013 r.) W celu zebrania danych o zmianach pola grawitacyjnego Ziemi.
Ostateczny wynik osiągnął centymetrową dokładność i może służyć jako globalny punkt odniesienia dla poziomów i wysokości mórz. Oprócz „społeczności grawitacyjnej” badania wzbudziły także zainteresowanie badaczy inżynierią kosmiczną, naukami atmosferycznymi i odpadami kosmicznymi.
Ale przede wszystkim oferuje naukowcom sposób obrazowania świata, który różni się od podejść opartych na świetle, magnetyzmie i falach sejsmicznych, ale nadal jest do nich komplementarny. I może być wykorzystany do wszystkiego, od określania prędkości prądów oceanicznych z kosmosu, monitorowania rosnącego poziomu morza i topnienia pokrywy lodowej, do odkrywania ukrytych cech geologii kontynentalnej, a nawet podglądania siły konwekcyjnej napędzającej tektonikę płyt.
