Földrengés fogyás
A föld lapos. Nem túl erős, de legalább: az Egyenlítőnél körülbelül 20 kilométer vastagabb, mint a pólusoknál. Ennek oka saját forgásuk, amely centrifugális erőt hoz létre. A 70 kilogramm súlyú személy ezért 350 grammal kevesebbet nyom az Egyenlítőnél, mint a pólusoknál - egyrészt azért, mert távolabb vannak a föld közepétől, másrészt azért, mert centrifugális erő próbálja őket az űrbe dobni.
De nemcsak a föld alakja, hanem a felszín alatti sűrűsége is befolyásolja a föld gravitációjának erejét: A föld belsejében lévő sűrűbb kőzet nagyobb tömeg miatt nagyobb gravitációt hoz létre. És: a földrengések megváltoztathatják ezt a sűrűséget - nem jelentősen, de mérhetőek. Shin-Chan Han által vezetett amerikai kutatócsoport a Columbus-i Ohio Állami Egyetemről most ezt széles körben bizonyította.
Korábbi tanulmányok már megállapították a gravitáció változását a földrengések után bizonyos helyeken. Természetesen ezek a mérések a földön történtek. Han csapata viszont a GRACE német-amerikai műholdas rendszer (Gravity Research and Climate Experiment) két iker műholdjának Tom és Jerry mérési adatait használta fel. Ez a két műhold körülbelül 450 kilométeres magasságban kering a Föld körül ugyanazon, szinte kör alakú pályán. Körülbelül 220 kilométert repül. Ha a föld ideális gömb lenne, egyenletes tömegeloszlással, akkor a két műhold közötti távolság mindig pontosan azonos lenne. Ha azonban a műholdak megnövekedett gravitációjú régióhoz közelednek, amelyet például egy hegylánc okoz, akkor az első műhold érzi először az erősebb vonzást. Gyorsul és kissé eltávolodik a második műholdtól. Kicsivel később, miközben az első műhold már túljutott a hegyláncon, a második műhold felgyorsul, ami ismét csökkenti a kettő közötti távolságot.
A műholdak fedélzetén található mikrohullámú adó és vevő ezeket a változásokat másodpercenként egy mikrométer pontossággal méri, ami kisebb, mint az emberi haj vastagsága. "A mikrohullámokat alig befolyásolja a vékony légkör a műholdak szintjén" - magyarázza Han. „Az eredményből azonban ki kell számolni azokat az arányokat, amelyek a gravitációtól eltérő erőből származnak, például a légellenállásból. A műholdak fedélzetén lévő gyorsulásmérők segítenek ebben. ”Havonta egyszer elkészül az egész föld gravitációs mezőjének aktuális térképe az adatokból.
Han és munkatársai látványos megfigyelést tettek, amikor összehasonlították a GRACE által a Szumátra régióban meghatározott gravitációs teret a Szumátra régióban a 2004. december 26-i nagy földrengés előtt és után, és kiszámították az időszakos változásokat, például az árapályok vagy az évszakos vízeltolódások miatt.
Eredmény: a Java-árok kontinentális oldalán a gravitáció 1,5 milliomod százalékkal csökkent. Ez a mérési pontosság remeke, ha figyelembe vesszük, hogy ez a mennyiség csak egy gramm ezrelék súlycsökkenést jelentene egy 70 kilogrammos személy számára. Az óceán felőli oldalon a gravitáció ugyanannyival nőtt. A Java-árok mentén az indo-ausztrál lemez az eurázsiai lemez alá tolódik - ez a rengés és az azt követő cunami oka.
Han és munkatársai nagy reményeket fűznek ezekhez a megfigyelésekhez: ha az ilyen gravitációs mérések pontossága tovább javul, egy napon - más szeizmikus és geodéziai adatokkal együtt - fel lehet használni a földrengések előrejelzésére. "Mert egy földrengés előtt megnő a földkéreg feszültsége - és ezzel együtt a sűrűsége."
Hamarosan pontosabban lehet mérni a földi gravitációt, mint ma: 2007 nyarán az Európai Űrügynökség, az ESA azt tervezi, hogy elindítja a GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) műholdat, amelynek gravitációs különbségei továbbra is 10–5 méterek Második a téren (milligal) - százszor olyan precíz, mint a GRACE. Ez lehetővé teszi a geoidtól - a föld idealizált gravitációs mező alakjától (lásd a bal oldali képet) - való eltéréseket egy-két centiméteres pontossággal. A GRACE-vel ellentétben a GOCE csak egy műholdból áll. A méréseket a földtől származó lézersugarakkal végzik, amelyet a GPS-vevőkészülékkel felszerelt műhold 250 kilométeres magasságban fog tükrözni. ■
Névtelen
A gravitáció nem mindenhol egyformán erős, de számos tényezőtől függ, beleértve a kőzet sűrűségét is. A számítógépes grafika eltéréseket mutat a geoidtól - a föld idealizált felszínétől, amelyen a gravitációs erő mindenhol azonos és megfelel az óceánok átlagos tengerszintjének. Ilyen módon a földünk burgonyára hasonlít: A színes dudorok és horpadások eltéréseket mutatnak plusz 70 Gal (sötétvörös) és mínusz 70 Gal (sötétkék) között. A Galileóról elnevezett Gal egység másodpercenként százméteres négyzet. A gravitáció miatti átlagos gyorsulás 981 Gal. Az adatokat a német-amerikai ikersatelit GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) mérte.
Névtelen
Az Indiai-óceán 2004. december 26-i nagy földrengése megváltoztatta a föld gravitációjának erejét - csak kissé, de műholdakkal mérhető. A Java-ároktól keletre (körök) a gravitáció a Gal (sötétkék) 15 milliomod részével csökkent, tőle nyugatra ugyanannyival nőtt (világos rózsaszín). Ez minden alkalommal 1,5 milliomodszázalékos változást jelent. Tájékozódásképpen: A kép alsó felében a Java-ároktól keletre található nagy sziget Szumátra. A háromszögek és négyzetek geológiai hibákat és mélytengeri gerinceket jelölnek. Az alábbi színes skála a gravitáció különbségeit mutatja a gal egy milliomod részében. Az adatok a két iker műholdról, Tomról és Jerry-ről származnak, a GRACE német-amerikai rendszerből.