Znajdź zawartość

W ramach zwycięskiego projektu konkursu SONATA BIS 11, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki, prof. Krzysztof Sośnica wraz z zespołem wykorzysta precyzyjne obserwacje laserowe i pomiary odległości do satelitów geodezyjnych, by dokładniej zbadać ewolucję ziemskiego pola grawitacyjnego. Dzięki obserwacjom zmieniającego się pola grawitacyjnego Ziemi, można opisać przemieszczanie się mas w systemie ziemskim, w tym zmiany w wodach lądowych, pokrywie lodowej, oceanach i atmosferze. Obserwacje te dostarczają niezbędnych informacji na temat globalnego obiegu wody, zmian w prądach powierzchniowych oceanów, utraty masy lodowców, podnoszenia się poziomu morza, przemieszczeń obciążenia powierzchniowego, a także wielu innych procesów środowiskowych. Zmiany, jakie zachodzą w polu grawitacyjnym Ziemi bezpośrednio wpływają na jej rotację, a w szczególności na współrzędne biegunowe i zmiany długości dnia od skali rocznej do wiekowej. Misje satelitarne GRACE i GRACE Follow-On zrewolucjonizowały obserwacje przemieszczania się mas w systemie ziemskim, ale dostarczają dane stosunkowo od niedawna. Naukowcy posiadają niewielką wiedzę na temat zmian pola grawitacyjnego Ziemi przed 2002 rokiem, czyli przed uruchomieniem misji GRACE. Ponadto, misja GRACE była początkowo projektowana na pięć lat, ale działała dłużej. Po 2010 roku pojawiły się poważne problemy z jej zasilaniem, skutkujące brakami w przesyle danych. Satelita GRACE Follow-On wszedł w fazę naukową w styczniu 2019 roku, czyli 16 miesięcy po wycofaniu jego poprzednika. Te wydarzenia sprawiły, że obserwacje pola grawitacyjnego Ziemi są nieciągłe, z wieloma lukami między 2010 a 2019 rokiem. Jak podkreśla prof. Krzysztof Sośnica z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, misje GRACE i GRACE Follow-On nie są jedynymi misjami, które można wykorzystać do wyznaczania zmienności pola grawitacyjnego Ziemi. W badaniu procesów redystrybucji masy w dużej skali możemy zastosować precyzyjne laserowe pomiary odległości do satelitów geodezyjnych, takich jak LAGEOS-1/2, LARES, BLITS, a także Ajisai, Starlette i Stella – mówi prof. Sośnica, dodając, że satelity Starlette, Ajisai i LAGEOS od lat 80. są regularnie obserwowane przez globalną sieć stacji laserowych zapewniających pomiary odległości z dokładnością kilku milimetrów. A od początku lat 90. wiele aktywnych satelitów niskich (LEO) zostało wyposażonych w precyzyjne odbiorniki Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GNSS), umożliwiające precyzyjne wyznaczenie orbity, a tym samym wyliczenie parametrów pola grawitacyjnego. Można ich więc użyć, by dokładniej zbadać zmiany w polu grawitacyjnym Ziemi. W projekcie wyznaczone zostaną takie wielkości jak stała grawitacji – czyli fundamentalny parametr niezbędny nie tylko w badaniach geodezyjnych, ale również w fizyce i astronomii. Sprawdzony zostanie ruch środka Ziemi wraz z ocenami i atmosferą. Środek Ziemi wykonuje niewielkie, kilkumilimetrowe ruchy za sprawą zjawisk zachodzących we wnętrzu, a przede wszystkim na powierzchni Ziemi. Figura Ziemi jest spłaszczona ze względu na ruch wirowy planety. Jednak spłaszczenie Ziemi nie jest stałe w czasie. Projekt ma za zadanie odpowiedzieć na pytanie jak zmieniało się spłaszczenie Ziemi za sprawą topniejących lodowców na Grenlandii i Antarktydzie w ciągu ostatnich 40 lat. Współrzędne geocentrum, czyli środka masy Ziemi oraz wartości spłaszczenia Ziemi będą wyznaczone z wielu źródeł, które opierają się na różnych danych oraz technikach satelitarnych i naziemnych. Różne źródła danych – satelitarne, geofizyczne oraz geodezyjne – zostaną zintegrowane z wykorzystaniem algorytmów uczenia maszynowego oraz sztucznej inteligencji. Zostanie zbadany wpływ ziemskiej grawitacji na zmienność długości doby oraz przemieszczanie się bieguna Ziemi oraz jak zmiany pola grawitacyjnego wpływają na ruch sztucznych satelitów oraz pozycje stacji GPS na powierzchni Ziemi. Projekt, który w ramach konkursu SONATA BIS 11 zdobył finansowanie z Narodowego Centrum Nauki w wysokości 2 196 000 zł zakłada wyznaczenie modeli z wykorzystaniem zintegrowanych obserwacji. Będzie łączył laserowe pomiary do satelitów geodezyjnych, współrzędnych stacji GNSS, satelitów nisko-orbitujących wyposażonych w odbiorniki GNSS, dane z satelitów GRACE oraz modele geofizyczne. W ramach tego projektu będziemy wyprowadzać i analizować czasowe, zintegrowane i wielosatelitarne modele pola grawitacyjnego Ziemi, na podstawie danych sięgających od lat 80, co da nam pełniejszy ogląd ewolucji pola grawitacyjnego – mówi prof. Sośnica. Badania te dadzą fundamentalny wgląd w procesy zachodzące w systemie ziemskim i będą miały zasadnicze znaczenie dla misji satelitarnych do obserwacji i pomiarów Ziemi wymagających wyznaczenia orbit satelitów z największą dokładnością. « powrót do artykułu