衛星圖片揭示地球不同地區引力顯著差異 _衛星

Goce重力梯度儀以三個方位感受重力場。上述數據是由安設在Goce衛星飛行方向的加速計記錄的。這是來自于太空儀器的全新信息。

安設在Goce衛星飛行方向的加速計獲取的數據與現有引力場模型的比較。豐富的色彩表示Goce衛星看到額外信息的區域。請注意，海洋上空的變化曲線不太明顯。
據英國媒體報道，歐洲Goce衛星首次向地面發回了表明地球不同地區引力存在差異的最新數據。科學家表示，這批數據清晰展現了在以往太空和地面測量中前所未見的引力變化細節。
引力差異變化明顯
Goce衛星今年3月從俄羅斯西北部的普列謝茨克發射場發射升空，其發回的最新數據有望讓科學家對海洋活動有新的了解，同時構建一個通用系統，用以測量世界任何一個角落的海拔高度。這些數據還會有助于科學家對地震和火山等地質進程的研究。經由Goce衛星觀測數據生成的第一批地圖日前在美國地球物理學會(AGU)的秋季學術會議上公布，這也是世界上最大的年度地球物理學家聚會。
Goce衛星在9月30日正式啟動了科學觀測活動，雖然到現在不過47天，但這些數據仍表明Goce衛星的卓越性能。歐洲航天局Goce衛星任務主管魯尼-弗洛博格哈根(Rune Floberghagen)博士在接受英國廣播公司采訪時表示：“這些圖中有大量的地球物理學數據，你可以從中看出巨大變動的地方，例如安第斯山脈、馬里亞納海溝、印尼島弧和喜馬拉雅山。事實上，你可以在多數大洲看到這種變化。”
文中兩張圖說明了“引力變化曲線” 。紅色表示引力在不同地點的正變差，也就是地球引力逐漸變大的地方。藍色代表引力負變差，即地球引力越小的地方。簡而言之，如果你將體重秤帶到這些地方，在紅色區域稱重結果略高，而在藍色區域稱重結果略低。
多數人都從課堂上學到這樣的知識：地球表面的重力加速度(g)約為9.8米/秒的平方。然而，事實上，根據腳下的物質性質，這一數值在世界各地均有所不同。地球遠非一個表面平坦的球體，赤道半徑就比兩極長出約20公里。這個橢圓形遍布高高的山脈和深深的海溝。此外，地球內層并不包括完美的同質巖石外殼——有些區域密度或高或低。這種因素會造成重力加速度在不同地方會有微小但卻重要的差異。
對現有模型構成挑戰
Goce是地球重力場和海洋環流探測衛星的簡稱，該衛星通過法國國家航空空間研究院(Onera)制造的先進重力梯度儀將這些差異繪制出來。重力梯度儀即便對極為微小的加速度也極為敏感，要想獲得地球引力場的三維視角，只要測量Goce衛星所有三個軸的加速度即可。弗洛博格哈根說：“這些是迄今通過軌道測量獲得的最小加速度。”
第一批Goce衛星圖不僅記錄了這三個部分，還將它們的信號與通過現有太空和地面數據集制作的最佳引力場模型進行了比較。在對現有模型的挑戰中，Goce衛星的數據變化再次在高海拔和大陸地區體現得最為明顯，而在海洋上空不太明顯，測量海面地形的航天器已經在那里確定了大量引力場信息。
Goce探測任務團隊強調，數據與結論并不是完全一致，例如，衛星當前對地球一些區域的覆蓋明顯強于其他地區。這一點在很多Goce衛星圖上看到的對角條紋體現得尤為明顯。科學家稱，要想知道如何最有效地處理這些數據，還需要從事更多的研究。盡管如此，在構建地球物理學家所稱的“大地水準面”(geoid)科學活動的最初幾個月，仍有望收集到充足的高質量信息。
這是一種特殊類型的地球模型，可追蹤理想的“水平”表面——在這個平面上的任何點，引力都與其呈直角。如果你將一個皮球放在這個假設的平面上，它不會滾動——即便看上去有坡度。對于從事海面“高山”和“山谷”成因研究的海洋學家來說，大地水準面的重要性高于一切。如果當地的引力差不會驅使海水形成這些特征，那么諸如水流、大風和潮汐等其他因素應該就是它們的成因。
使用壽命大大延長
Goce任務團隊還在美國地球物理學會秋季學術大會上宣布，Goce衛星的使用壽命可能會遠遠超過預期。這顆衛星的使用壽命之所以大大延長，是因當前太陽活動異常安靜的結果。在太陽活動強度減弱期間，地球大氣覆蓋區域減少，這意味著衛星不會遭受過多的拉力影響。
即便是在254.9公里的超低緯度，Goce衛星不需要其推進系統的幫助也能保持穩定的飛行軌道，避免從天空中墜落地面。在此之前，歐洲航天局估計Goce衛星的使用壽命約為兩年，但是根據當前的太陽活動強度，它可以在軌飛行5年時間，不間斷收集科學數據。
弗洛博格哈根博士說：“Goce衛星發射后在軌經歷的空氣阻力不同于所有模型在發射前預測的空氣阻力。這意味著在引力場測量方面不僅涉及大量新科學，而且在作用于Goce衛星的地球表面的測量數據方面也是如此。所以，我們計劃通過這次任務生成另一個產品，幫助制作熱層模型的研究人員，從而可以模擬高層大氣層的空氣密度。”
【衛星圖片揭示地球不同地區引力顯著差異】
新浪科技(孝文)