У Землі знайшли «точку G» — NASA вдвічі підвищило точність визначення центру мас нашої планети

Сезонні зміни безумовно впливають на положення центру мас Землі, оскільки відбувається переміщення водних і повітряних мас, деформація кори планети та перерозподіл льодових і снігових покровів. До кінця XX століття це мало кого турбувало, але з початком супутникової навігації коливання центру мас Землі почали вносити помилки в сигнали GPS, знижуючи точність визначення висоти та координат. У NASA вирішили з цим боротися і досягли успіхів.

Джерело зображення: NASA

Зокрема, вчені NASA розробили новий метод визначення положення центру мас Землі, який дозволяє відстежувати його сезонні зміщення з точністю до кількох міліметрів. Центр мас, або геоцентр, не збігається з геометричним центром планети: рух величезних мас води, льоду та атмосферного повітря змушує його переміщатися на кілька міліметрів у різних напрямках. Це важливо не лише для геофізики — положення геоцентра використовується як опорна точка при супутниковій навігації, картографії та вимірюванні висот. Попередні міжнародні оцінки 2017 і 2023 років різнилися на 7 мм, що виявилося порівнянним із самим вимірюваним ефектом.

Метод, розроблений геофізиком NASA JPL Дональдом Аргусом та його колегами, базується на надточному відстежуванні супутників. Оскільки супутники рухаються під дією гравітації навколо центру мас Землі, найменші зміни їх орбіт дозволяють визначити, куди змістився геоцентр. На відміну від традиційного лазерного спостереження за супутниками LAGEOS, нова методика об'єднує GPS-спостереження та дані про орбіти кількох низькоорбітальних апаратів. Крім того, дослідники враховують деформацію земної кори під дією сезонно змінюваного навантаження води та льоду, що компенсує помилки, пов'язані зі зміщенням наземних станцій.

Розрахунки показали, що річні коливання геоцентра приблизно вдвічі менші, ніж вважалося вісім років тому. Основний внесок у них вносять океани, атмосфера та континентальні води, включаючи сніг, льодовики, озера, ріки, ґрунтову та підземну воду. Наприклад, максимальне накопичення снігу в Північній Америці та Євразії в березні зміщує центр мас приблизно на 3 мм у бік Північного полюса. У квітні маса дощової води в басейні Амазонки досягає близько 2400 Гт і переміщує геоцентр приблизно на 2,2 мм у бік Південної Америки. Восени велика кількість талих вод і опадів збільшує масу океанів, причому особливо помітний внесок Тихого океану.

Отримані результати узгоджуються з незалежними вимірюваннями космічної місії GRACE-FO, запущеної в 2018 році. Два супутники місії літають строєм і постійно вимірюють зміну відстані між собою: коли провідний апарат проходить над областю з підвищеною масою, наприклад, заповненим водою річковим басейном, посилення гравітаційного притягання трохи змінює відстань до другого супутника. За місяць такі вимірювання дозволяють побудувати карту перерозподілу поверхневої маси Землі. NASA планує продовжити цей майже 25-річний ряд спостережень за допомогою наступної місії GRACE-C, запуск якої заплановано на кінець 2028 року.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки