Gravitationskarta avslöjar bulor i jorden

Den hittills bästa kartan över jordens tyngdkraftsfält kan göra det lättare att observera havsströmmar och studera krafterna bakom större jordskalv, säger experter.

11 april 2011

Det liknar kanske en klump modellera med bulor i, men detta färgglada föremål är faktiskt den hittills mest exakta digitala modellen av jordens tyngdkraftsfält, säger forskare.

Tyngdkraftskartan, som publicerades förra veckan och visar det som kallas en geoid, har skapats av den europeiska rymdfartsorganisationen ESA:s satellit GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer).

Jorden är inte jämn

De flesta människor föreställer sig i allmänhet jorden som ett relativt jämnt klot. Materian är dock inte jämnt fördelad på planetens yta, och vattenmassorna är hela tiden i rörelse till följd av vindar och strömförhållanden.

Genom att avbilda jordens tyngdkraftsfält snarare än dess fysiska utseende visar geoiden den form som den genomsnittliga havsytan skulle ha, om den på något sätt kunde fördelas över hela jordens yta, säger John Wahr, som är geofysiker vid University of Colorado i USA.

”När folk säger att Denver ligger 1609 meter över havet, menar de egentligen att staden ligger 1609 meter över geoiden”, skriver John Wahr i ett mejl.

Se en animation av geoiden i rörelse

GOCE samlar in data

Den europeiska rymdfartsorganisationen skickade upp GOCE i mars 2009 i en låg bana över polerna, där den kretsar 255 kilometer över jordens yta.

Sedan dess har sonden använt sin arsenal av mycket känsliga tyngdkraftssensorer för att kartlägga variationer i jordens tyngdkraftsfält och har samlat in data över flera tusen passager.

Den geoid som är resultatet kan användas av geofysiker för att ta reda på detaljer om jordens inre uppbyggnad, säger Michael Watkins, som är geodet på NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien i USA.

Tyngdkraftsfältkartorna är också viktiga för oceanografer, eftersom vindar och strömmar får vatten att hopas på vissa ställen, medan det på andra ställen dras bort.

”Om man på något sätt kan kartlägga havsytan (till exempel med hjälp av höjdmätningar med satellitradar) och beräkna skillnaden mellan denna yta och geoiden, kan man ... bestämma riktningen och styrkan av havsströmmar”, säger John Wahr vid University of Colorado.

”Ju bättre geoiden är, desto bättre kan man göra detta.”

Ny geoid en ”ögonblicksbild” av tyngdkraftsfältet

Även om John Wahr och Michael Watkins inte ingår i GOCE-teamet, arbetar de med en motsvarande NASA-satellit vid namn GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Denna satellit kretsar i en högre bana och skapar mindre detaljerade kartor över jordens tyngdkraftfält.

Vad GRACE saknar i upplösning, har den i gengäld i punktlighet, och det gör att NASA kan följa förändringar i jordens tyngdkraftsfält till följd av rörliga vattenmassor eller smältande glaciärer.

”GOCE är en ögonblicksbild i hög upplösning av tyngdkraftsfältet”, säger Michael Watkins från JPL i ett mejil. ”GRACE är en film i medelhög upplösning.”

De båda kompletterar varandra, säger han, för ju bättre vi känner ”ögonblicksbilden”, desto mer exakt kan vi hitta förändringar, när filmen rullar.

Genom att studera geoiden kan vi exempelvis få en bättre förståelse av tektoniska processer som dem, som var involverade i förra månadends förödande jordskalv i Japan, säger Michael Watkins.

”Stora jordskalv flyttar tillräckligt med massa för att ändra tyngdkraftsfältet”, säger han, ”och de förändringarna kan berätta mer för oss om jordskalvets mekanismer och om hur mycket förskjutning och höjning som inträffade, i synnerhet i områden ute i havet där det är svårt att observera direkt.”

Läs också

Kanske är du intresserad av...