Кредит зображення: ESA
Коли потужний землетрус рік тому струсив землю на Алясці, це також призвело до потрясіння земної атмосфери. Іоносфера починається на 75 км і піднімається на висоту до 1000 км, і це посилює будь-які порушення, що трапляються на землі під ним - один міліметр збудження на землі може стати 100-метровим коливанням на 75 км висоти. Це дає вченим новий інструмент для відстеження землетрусів у всьому світі.
Бурхливий землетрус, який тріснув шосе на Алясці, призвів до того, що небо похитнулось, а також земля, підтвердило дослідження, підкріплене ESA.
Цей факт може допомогти вдосконалити методи виявлення землетрусів у районах, де відсутні сейсмічні мережі, включаючи океанське дно.
Команда з Інституту фізики де Глобус де Париж та Каліфорнійського технологічного інституту успішно використала супутникове сузір'я Глобальної системи позиціонування (GPS) для картографування порушень в іоносфері після листопада минулого року в Деналі, штат Аляска.
Їх робота опублікована в науковому журналі Geophysical Research Letters. Саме дослідження було проведено на підтримку пілотного проекту космічної погоди ЄКА, спрямованого на розробку оперативних систем моніторингу космічних умов, які можуть впливати на життя тут на Землі.
Іоносфера - це атмосферний регіон, наповнений зарядженими частинками, що покриває Землю між висотами приблизно від 75 до 1000 км. Він має помітну здатність перешкоджати поширенню по ньому радіохвиль.
У конкретному випадку GPS-навігаційних сигналів, отриманих на Землі від супутників навколо орбіти, коливання іоносфери? відомий як "іоносферні сцинтиляції" - вони можуть спричинити затримку сигналу, помилки навігації або в крайньому випадку декілька годин служби відключення послуг у певних місцях.
Але хоча таке втручання може бути незручністю для звичайних користувачів GPS, це є користю для вчених. Виміряючи навіть набагато менші масштаби зрушень у часі поширення сигналу GPS - спричинені різницею локальної щільності електронів під час проходження сигналу через іоносферу - дослідники мають під рукою засіб відображення коливань іоносферних коливань майже в реальному часі.
Французька та американська команда використовувала щільну мережу з сотень фіксованих GPS-приймачів на місці по всій Каліфорнії. Ці мережі були спочатку створені для вимірювання невеликих переміщень землі через геологічну активність, але вони також можуть бути використані для побудови структури іоносфери в трьох вимірах та дрібних деталях.
Потім, коли 3 листопада 2002 року стався землетрус Деналі, команда отримала шанс використати цю методику для дослідження ще однієї відмітної властивості іоносфери - її здатності працювати як природний підсилювач сейсмічних хвиль, що рухаються по поверхні Землі.
Існує кілька різних типів сейсмічних хвиль, що рухаються по землі під час землетрусу, найбільший масштаб і той, що робить більшу частину руху, відомий як хвиля Релея. Цей тип хвилі котиться по землі вгору і вниз і в бік, так само, як хвиля котиться вздовж океану.
Попередні дослідження встановили, що ударні хвилі від Релеївських хвиль в свою чергу створюють масштабні порушення в іоносфері. Переміщення піку до піку на один міліметр на рівні землі може створювати коливання більше 100 метрів на висоті 150 км.
Те, що команді вдалося зробити після землетрусу Деналі, було виявити відмітний хвильовий фронт, що рухався через іоносферу. "Використання мережі дозволило нам спостерігати за поширенням хвиль", - пояснила співавтор Весна Дучич. "Ми також могли б відокремити невеликий загальний сигнал вмісту електронів від дуже великих варіацій сумарного вмісту електронів, пов'язаних із щоденною зміною іоносфери".
Команда спостерігала сигнал у два-три рази більший за рівень шуму, який надходив приблизно на 660 - 670 секунд після прибуття Релей Рейвз на землю. А тому, що приблизно шість GPS-супутників видно кожному наземному приймачу, вони змогли обчислити висоту максимального збурення? близько 290 до 300 км вгору.
Сигнали були слабкими і вибиралися лише кожні 30 секунд, з максимальною роздільною здатністю 50 км та загальною швидкістю шуму. Але спостережуваний іоносферний сигнал мав чітку схему, що відповідає моделям сейсмічної поведінки. Сподіваємось, що методику можна буде вдосконалити в майбутньому та використовувати її для виявлення землетрусів у районах без сейсмічних детекторів, таких як глибокий океан чи поблизу островів.
"В рамках Галілео ми плануємо розвивати це дослідження?" - сказав Дучич. «Галілей подвоїть кількість супутників і, таким чином, дозволить набагато точніші карти іоносфери. Ми також можемо передбачити, що Європа розвиватиме густу мережу станцій Galileo / GPS, які братимуть участь у моніторингу цих явищ.
«ESA разом з Міністерством досліджень Франції та CNES вже прийняли рішення про фінансування доопераційного проекту під назвою SPECTER - Сервіс та продукти для електронного вмісту іоносферного вмісту та індексу рефракції тропосфери в Європі - присвячений картографуванню високої роздільної здатності. іоносфера. Ми будемо проводити карти над Європою, а також Каліфорнією.
«Ці дослідження будуть підтримувати мікросупутник французького космічного агентства CNES DEMETER (виявлення електромагнітних викидів, що передаються з регіонів Землетрусу), який буде запущений у 2004 році та присвячений виявленню в іоносфері сейсмічних, вулканічних та техногенних сигналів. Ці заходи ESA будуть виконуватися в рамках пілотного проекту космічних програм. "
Пілотний проект «Космічна погода» - це ініціатива ESA, яка вже почала розробляти широкий спектр прикладних служб, заснованих на моніторингу космічної погоди.
Служби, що фінансуються разом, що розробляються - серед яких цей проект - також включають прогнозування збою в енергетичних та комунікаційних системах, а також надання раннього попередження операторам космічних кораблів про небезпеку, спричинену посиленою сонячною та космічною погодною діяльністю. Сподіваємося, що служба сейсмічного виявлення на основі іоносферних вимірювань у майбутньому може доповнити наявні ресурси в Європі та інших країнах.
Оригінальне джерело: ESA News Release
