Земетресение загуба на тегло
Земята е плоска. Не е много силен, но поне: той е с около 20 километра по-дебел на екватора, отколкото на полюсите. Причината за това е тяхното собствено въртене, което създава центробежна сила. Следователно човек с тегло 70 килограма тежи около 350 грама по-малко на екватора, отколкото на полюсите - от една страна, защото е по-далеч от центъра на земята там, от друга страна, защото центробежната сила се опитва да ги изхвърли в космоса.
Но не само формата на земята, но и нейната плътност в подземната повърхност влияе върху силата на гравитацията: По-плътната скала във вътрешността на земята създава по-голяма сила на гравитацията поради по-голямата си маса. И: земетресенията могат да променят тази плътност - не значително, но измерими. Американски изследователски екип, воден от Шин-Чан Хан от държавния университет в Охайо в Колумб, сега демонстрира това в голям мащаб.
Предишни проучвания вече са открили промени в гравитацията след земетресения на определени места. Разбира се, тези измервания се проведоха на земята. Екипът на Хан, от друга страна, използва измервателните данни от двата сателита близнаци Том и Джери от германо-американската сателитна система GRACE (Gravity Research and Climate Experiment). Тези два спътника обикалят около Земята на височина около 450 километра в една и съща, почти кръгла орбита. Прелитате около 220 километра подред. Ако земята беше идеална сфера с равномерно разпределение на масата, разстоянието между двата спътника винаги щеше да бъде абсолютно същото. Ако обаче сателитите се приближат до регион с повишена гравитация, например причинен от планинска верига, първият сателит ще почувства първо по-силното привличане. Той ускорява и се отдалечава малко от втория спътник. Малко по-късно, докато първият спътник вече е преминал планинската верига, вторият спътник се ускорява, което отново намалява разстоянието между двата.
Микровълновите предаватели и приемници на борда на сателитите измерват тези промени в разстоянието с точност от един микрометър в секунда, което е по-малко от дебелината на човешки косъм. „Микровълните почти не се влияят от тънката атмосфера на нивото на спътниците“, обяснява Хан. „От резултата обаче трябва да се изчислят пропорциите, които възникват от сили, различни от гравитацията, като въздушното съпротивление. Акселерометрите на борда на сателитите помагат за това. “Веднъж месечно от данните се създава текуща карта на гравитационното поле на цялата земя.
Хан и колегите му направиха грандиозно наблюдение, когато сравниха гравитационното поле, определено от GRACE в района на Суматра преди и след голямото земетресение на 26 декември 2004 г. и изчислиха периодичните промени, например причинени от приливите и отливите или сезонните измествания на водата.
Резултатът: от континенталната страна на Яванския улей гравитацията е намаляла с 1,5 милионни процента. Това е шедьовър на точността на измерване, когато смятате, че това количество би означавало загуба на тегло само една хилядна грам за човек с тегло 70 килограма. Откъм океана гравитацията се увеличи със същото количество. По протежение на траншеята на Ява индо-австралийската плоча тласка под евразийската плоча - причината за земетресението и последвалото цунами.
Хан и колегите му имат големи надежди за тези наблюдения: ако прецизността на подобни гравитационни измервания бъде допълнително подобрена, те биха могли един ден - заедно с други сеизмични и геодезически данни - да бъдат използвани за прогнозиране на земетресения. "Защото преди земетресение напрежението в земната кора се увеличава - а заедно с това и плътността."
Скоро ще бъде възможно да се измери земната гравитация по-точно, отколкото е днес: През лятото на 2007 г. Европейската космическа агенция ESA планира да пусне сателита GOCE (Gravity Field и Steady-State Ocean Circulation Explorer), който все още има гравитационни разлики от 10–5 метра на Втори на квадрат (милилиал) - той е 100 пъти по-точен от GRACE. Това ще позволи отклоненията от геоида - идеализираната фигура на гравитационното поле на земята (вж. Снимката вляво) - да бъдат определени с точност от един до два сантиметра. За разлика от GRACE, GOCE се състои само от един сателит. Измерванията се извършват с лазерни лъчи от земята, които сателитът, оборудван с GPS приемници, ще отразява на височина 250 километра. ■
Без заглавие
Гравитацията не е еднакво силна навсякъде, но зависи от множество фактори, включително плътността на скалата. Компютърната графика показва отклонения от геоида - идеализираната повърхност на земята, върху която силата на гравитацията е еднаква навсякъде и която съответства на средното морско равнище в океаните. Погледнато по този начин, нашата земя прилича на картоф: Цветните подутини и вдлъбнатини показват отклонения между плюс 70 Gal (тъмно червено) и минус 70 Gal (тъмно синьо). Единицата Gal, кръстена на Галилей, е една стотна от метър в секунда на квадрат. Средното ускорение поради гравитацията е 981 Gal. Данните са измерени от германско-американския сателит-близнак GRACE (Експеримент за възстановяване на гравитацията и климат).
Без заглавие
Голямото земетресение в Индийския океан на 26 декември 2004 г. промени силата на земната гравитация там - само леко, но измеримо със спътници. На изток от Яванския проход (кръгове) гравитацията намалява с 15 милионни части от Гал (тъмно синьо), а на запад от него се увеличава със същото количество (светло розово). Това означава промяна от 1,5 милионни процента всеки път. За ориентация: Големият остров на изток от Яванския изкоп в долната половина на снимката е Суматра. Триъгълниците и квадратите маркират геоложки разломи и дълбоководни хребети. Цветната скала по-долу показва разликата в гравитацията в милионни дози от гал. Данните идват от двата сателита близнаци Том и Джери от германо-американската система GRACE.