Ученые составили самую подробную гравитационную карту Марса
5.9K
Like Love Haha Wow Sad Angry
21 марта 2016 года NASA представило на своем сайте новую наиболее подробною на сегодняшний день карту гравитации Марса, позволяющую заглянуть в скрытый интерьер Красной планеты.
21 марта 2016 года NASA представило на своем сайте новую наиболее подробною на сегодняшний день карту гравитации Марса, позволяющую заглянуть в скрытый интерьер Красной планеты.
«Гравитационные карты позволяют нам заглянуть внутрь планеты, подобно рентгену, который использует врач, чтобы увидеть внутренности пациента. Новая гравитационная карта будет полезна для будущего исследования Марса, потому что знания о гравитационных аномалиях помогут будущим миссиям более точно выходить на орбиту планеты.
Улучшенная гравитационная карта предлагает новое объяснение того, как формируются некоторые особенности границы, отделяющей относительно пологие северные низменности от сильно кратерированного южного нагорья. Также команда исследователей путем анализа приливов в марсианской коре и мантии, вызванных гравитационным притяжением Солнца и двух спутников, подтвердила, что Марс имеет жидкое внешнее каменное ядро. И, наконец, наблюдая за изменением гравитации Марса в течение последних 11 лет, команда обнаружила огромное количество углекислого газа, который вымораживается из атмосферы над марсианскими полярными шапками в зимний период.
Незначительные изменения траектории полетов аппаратов фиксировались и отсылались на Землю. Именно эти колебания использовались для построения карты гравитационного поля Красной планеты.
Карта марсианской гравитации. Взгляд на Южный полюс. Белым и красным цветом обозначены регионы с наибольшей гравитацией. Синий цвет обозначает районы с более низкой гравитацией.
«С новой картой мы смогли увидеть малые гравитационные аномалии около 100 километров в поперечнике. Мы определили мощность коры Марса с разрешением примерно 120 километров. Лучшее разрешение поможет интерпретировать, как кора планеты изменялась во многих регионах за марсианскую историю», – добавил Антонио Дженова.
Например, область с более низкой гравитацией между Acidalia Planitia и Tempe Terra объясняется системой подземных каналов, которые доставили воду и отложения из южного нагорья к северной низменности миллиарды лет назад, когда марсианский климат был влажным.
Альтернативное объяснение этой аномалии заключается в том, что она может быть связана с прогибом или изгибом литосферы, внешнего слоя Марса, в связи с образованием области Tharsis.
Эта область представляет собой вулканическое плато, простирающееся на тысячи километров и содержащее крупнейшие вулканы в Солнечной системе. Когда вулканы росли, литосфера прогибалась под их огромным весом.
Новая гравитационная карта позволила команде подтвердить мнение, что Марс имеет внешнее жидкое каменное ядро, а также уточнить измерения марсианских приливов и отливов.
Изменения в марсианской гравитации ранее измерялись миссиями MGS и ODY по наблюдению за полярными льдами. MRO был впервые применен для мониторинга массы планеты. Ученые определили, что в зимний период из атмосферы вымораживается 3-4 триллиона тонн углекислого газа, из которого и формируются полярные шапки. Это примерно от 12 до 16 процентов массы всей атмосферы Марса.
Составлена точная карта гравитационного поля Земли
Составлена точная карта гравитационного поля Земли
Выведенные на орбиту в марте этого года спутники «Том» и «Джерри» завершили первый этап своей работы.
В течение двух недель эти аппараты изучали гравитационное поле Земли. Результатом этой работы стала гравитационная карта нашей планеты, составленная с точностью до 990 км. Это означает, что новая карта, по меньшей мере, в 10 раз точнее, чем все существовавшие до сих пор.
Важно отметить, что полученная к настоящему времени карта является наиболее грубой из тех, что будут получены с помощью спутников в рамках проекта GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment). Еще через 35 дней работы «Тома» и «Джерри» на орбите будут получены данные о гравитационном поле Земли с разрешением 500 км. А после обновления программного обеспечения спутников (оно состоится в октябре) будут получены карты, в 100 и более раз превосходящие по точности карты, имевшиеся до запуска «Тома» и «Джерри».
Для сбора максимально точных данных о гравитационном поле Земли два абсолютно идентичных спутника были выведены на совершенно одинаковые орбиты на высоте 500 км над Землей.
Проект GRACE является плодом сотрудничества американских и немецких ученых. Кроме сбора данных о гравитационном поле Земли в задачу спутников будет входить изучение полярных областей, океанских течений и внутреннего строения нашей планеты.
PrevNext
03 квітня 2023 12:14 Пентагон повідомив про виведення SpaceX на орбіту супутників для відстеження ракетних запусківПентагон повідомив про виведення SpaceX на орбіту перших 10 супутників для відстеження ракетних запусків
02 квітня 2023 13:17 Індія успішно випробувала власну багаторазову ракету-носій RLV LEXІндійська організація космічних досліджень (ISRO) провела успішні випробування посадки багаторазової ракети-носія RLV LEX
30 березня 2023 06:30 Ілон Маск і понад 1000 вчених закликають заборонити навчати штучний інтелектІлон Маск разом із понад 1000 експертів у галузі штучного інтелекту (ШІ) вимагають ввести мораторій на навчання потужних нейромереж, оскільки неконтрольований процес у цій галузі може становити загрозу для людства
Журналістам вдалося встановити імена 28 вчених, які залишили рф після початку повномасштабної війни.
Серед них — академік РАН, президент Московського математичного товариства Віктор Васильєв, член-кореспондент РАН Юрій Ковальов, професори РАН Сергій Попов та Олександр Марков
Вчені Університету Торонто та біотехнологічної компанії Insilico Medicine використовували штучний інтелект (ШІ) для створення препарату, потенційно здатного подолати одну з форм раку печінки — гепатоцелюлярною карциномою. Процес розробки лікування зайняв у штучного інтелекту лише 30 днів
09 квітня 2023 00:20 В Україні перерахували пенсії: що буде з мінімальними виплатамиВ Україні в березні провели індексацію пенсій, яка стосується 10,5 млн осіб
Гравитация Земли раскрыта в беспрецедентных подробностях
Приложения31.03.2011 85421 просмотра 87 лайков
Всего за два года пребывания на орбите спутник ЕКА GOCE собрал достаточно данных, чтобы составить карту гравитации Земли с непревзойденной точностью.
Новый геоид был представлен сегодня на Четвертом международном семинаре пользователей GOCE, который проходил в Мюнхенском техническом университете в Мюнхене, Германия. Представители СМИ и ученые со всего мира получили лучшее представление о глобальной гравитации.
Геоид — это поверхность идеального глобального океана в отсутствие приливов и течений, сформированная только под действием гравитации. Это важнейший ориентир для измерения циркуляции океана, изменения уровня моря и динамики льда — на все эти факторы влияет изменение климата.
Профессор Райнер Руммель, бывший глава Института астрономической и физической геодезии Мюнхенского технического университета, сказал: «Мы видим непрерывный поток превосходных градиентометрических данных GOCE. С каждым новым двухмесячным циклом наша гравиметрия GOCE модель поля становится все лучше и лучше
Чтобы понять циркуляцию океана «Пришло время использовать данные GOCE для науки и приложений.
Я особенно взволнован первыми океанографическими результатами.
«Они показывают, что GOCE предоставит нам динамическую топографию и схемы циркуляции океанов с беспрецедентным качеством и разрешением. Я уверен, что эти результаты помогут улучшить наше понимание динамики мировых океанов» 9.0007
Двухдневный семинар предоставит научному сообществу самую свежую информацию о характеристиках спутника, а также подробную информацию о продуктах данных и услугах для пользователей.
Новый геоид GOCEУчастники также обсуждают, как геоид GOCE продвинется в исследованиях океана и климата и улучшит наше понимание внутренней структуры Земли.
Например, гравиметрические данные GOCE помогают углубить знания о процессах, вызывающих землетрясения, например о землетрясении, которое недавно разрушило Японию.
Поскольку это землетрясение было вызвано движением тектонических плит под океаном, это движение нельзя наблюдать непосредственно из космоса. Однако землетрясения создают сигнатуры в гравитационных данных, которые можно использовать для понимания процессов, ведущих к этим стихийным бедствиям, и, в конечном итоге, для их прогнозирования.
Спутник GOCE был запущен в марте 2009 года и на данный момент собрал гравиметрические данные за более чем 12 месяцев.
GOCE на орбитеФолькер Либих, директор программ наблюдения Земли ЕКА, сказал: «Благодаря периоду исключительно низкой солнечной активности GOCE смог оставаться на низкой орбите и обеспечить покрытие на шесть недель раньше запланированного срока.
иметь запас топлива для продолжения измерения силы тяжести до конца 2012 года, тем самым удвоив срок службы миссии и увеличив точность геоида GOCE». в 3D – первый в космосе
Он вращается на самой низкой высоте из всех спутников наблюдения, чтобы собрать лучшие данные о гравитации Земли. Дизайн этого изящного однотонного спутника уникален.
Кроме того, GOCE использует инновационный ионный двигатель, генерирующий крошечные силы, чтобы компенсировать любое сопротивление спутника, когда он движется по орбите через остатки земной атмосферы.
Противодействие сопротивлению Профессор Либих добавил: «Можно сказать, что в начале своего замысла GOCE больше походил на научную фантастику.
Сейчас GOCE ясно продемонстрировал, что это современная миссия».
Руне Флоберхаген, руководитель миссии GOCE ЕКА, отметил: «Это очень важный шаг для миссии. Теперь мы с нетерпением ждем следующих месяцев, когда дополнительные данные добавят точности геоиду GOCE, что еще больше принесет пользу нашим пользователям данных. »
Спасибо за лайк
Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!
The Geoid: Why a map of Earth’s gravity yields a potato-shaped planet
Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Reddit
Share on LinkedIn
Share по электронной почте
Версия для печати
Это видео не первоапрельская шутка: Земля действительно имеет форму картофелины.
Однако форма, которую вы видите здесь, немного преувеличена, чтобы подчеркнуть ее неправильность. Еще одно предостережение: здесь изображена не форма планеты, а скорее форма идеализированной поверхности на уровне моря, простирающейся вокруг всего земного шара — поверхности, которую земные ученые называют геоидом.
Это видео является наиболее точной реконструкцией геоида на сегодняшний день и было опубликовано Европейским космическим агентством на научной конференции в Мюнхене 31 марта (см. видео соответствующей пресс-конференции здесь). Он основан на данных, собранных ESA Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer (GOCE). Пятиметровый зонд в форме наконечника стрелы находился на низкой орбите почти ровно два года, собирая кропотливо точные измерения гравитационного поля Земли.
Увы, многие веб-сайты и блоги, которые до сих пор сообщали о результатах GOCE, ошибались. Вопреки тому, что было заявлено в этих отчетах, геоид — это , а не поверхность, на которой сила тяжести одинакова в каждой точке.
Геоид — это, по словам океанографа из команды GOCE, поверхность, на которой, если положить шарик в любом месте, он останется там, а не покатится в каком-либо направлении. Другими словами, представьте, что вы инженер, путешествующий по миру с уровнем. Тогда куда бы вы ни пошли, уровень будет точно параллелен геоиду в этом месте. Еще одно эквивалентное определение: это поверхность, которая везде перпендикулярна направлению отвеса или, другими словами, гравитационному полю.
Гравитация не обязательно должна иметь одинаковую силу везде на геоиде. Другими словами, если бы вы могли ходить по геоиду, вы бы увидели, что гравитация всегда направлена точно вниз, но ваш вес мог бы слегка меняться от одной области к другой.
Недоразумение могло возникнуть из-за смешения двух понятий из исчисления многих переменных: векторного поля и его потенциала. Векторное поле в данном случае — это гравитационное поле, а потенциал — это гравитационный потенциал (который по существу представляет собой гравитационную энергию единицы массы).
В любой точке пространства гравитационное поле можно рассматривать как направление, в котором гравитационный потенциал возрастает быстрее всего. Его величина, или длина, есть скорость изменения потенциала. Определенное таким образом поле называется градиентным векторным полем потенциала. В общем, градиент количества, определенного в пространстве, представляет собой трехмерную версию производной количества в смысле исчисления с одной переменной. (Если быть педантичным: по историческим причинам гравитационное поле определяется как вектор, противоположный градиенту потенциала.)
Если бы вы следовали за линией гравитационного поля — кривой, которая в каждой точке касается векторного поля в этой точке, — вы бы следовали кривой наискорейшего подъема гравитационного потенциала. Вот почему он называется градиентом. (Обратите внимание, что из-за инерции силовые линии гравитационного поля не обязательно являются траекториями тела в свободном падении. Поле не скажет вам, в каком направлении вы будете двигаться, — только в каком направлении вы будете ускоряться.
.)
Градиентные векторные поля трудно представить в 3D, потому что для изображения потенциала (для визуализации подъема или спуска) потребовалось бы четвертое измерение. Но может помочь двухмерная аналогия. Представьте, как вода стекает по холмистой поверхности. Пренебрегая инерцией, капля воды будет следовать по кривой наискорейшего спуска, которая представляет собой векторное поле, состоящее из векторов вдоль поверхности. В этой аналогии высота капли является аналогом потенциала в этой точке. А аналог геоида — контур высот на топографической карте: потенциал — высота — постоянна вдоль контура. Очевидно, что некоторые части этого контура могут находиться на крутых склонах, а другие — на пологих склонах. (На топографической карте склон круче там, где много разных контурных линий сгруппированы вместе.) Величина векторного поля градиента, представляющая крутизну склона, не одинакова во всех точках контура.
Таким образом, гравитация действительно меняет свою силу вдоль геоида, и поэтому геоид не является «формой, в которой гравитация одинакова независимо от того, где вы на ней стоите», как выразился один блогер.
Это также не то, «как Земля выглядела бы, если бы ее форма была искажена, чтобы сделать гравитацию одинаковой повсюду на ее поверхности», как сообщает крупный новостной сайт, который далее добавил, что «области с самой сильной гравитацией выделены желтым цветом, а самые слабые — желтым цветом». синим», видимо, не замечая противоречия с предыдущим предложением.
Есть много причин, по которым геоид не является сферой. Прежде всего, Земля сама по себе не шар. Он ближе к эллипсоиду, будучи сплющенным у полюсов центробежной силой собственного вращения. Но планета тоже не эллипсоид из-за топографии. Горы и долины представляют собой асимметричное распределение массы. Это распределение массы влияет на гравитационное поле и также делает геоид асимметричным.
Затем есть внутренняя и внешняя структура Земли. Океаническая кора и материковые массивы континентальных шельфов состоят из разных материалов, имеющих разную плотность; а ниже мантия тоже неоднородна, с областями, которые имеют немного разные составы и температуры, а значит, и немного разные плотности.
«Вариации, — сказал мне в электронном письме Райнер Руммель, старший научный сотрудник GOCE, — отражают процессы в глубокой земной мантии, такие как опускание тектонических плит и горячие мантийные шлейфы».
Все это влияет на силу гравитационного поля и орбиту GOCE. Зонд измеряет эти эффекты, таким образом, он измеряет гравитационное поле.
Геоид не следует путать с аномалиями из-за топографии земли, хотя она частично влияет на него. Кроме того — и здесь все становится действительно сложно — его не следует путать с фактическим уровнем моря.
Минуточку, скажете вы, а разве океан не должен быть на уровне моря по определению? За исключением относительно небольших возмущений, таких как волны или приливы, разве поверхность не должна быть везде строго горизонтальной (то есть перпендикулярной гравитационному полю)? В конце концов, не это ли означает «уровень моря»? Да, в некотором приближении. Однако океаны неоднородны. Различия в солености и температуре делают их более или менее плотными.
Более того, вращение Земли создает силы, удерживающие океаны в постоянном движении.
Точно так же, как вода в реке не всегда находится на одном уровне — ведь она не просто так течет в море, — вода в океане также имеет разную высоту. А по высоте, должно быть уже понятно, я имею в виду возвышение относительно геоида, которое может быть как положительным, так и отрицательным. Таким образом, океанографы говорят о «топографии» океана, имея в виду, что в нем действительно есть холмы и долины. Фактически, именно здесь вступает в игру часть названия GOCE «океаническая циркуляция»: одна из основных целей миссии — измерить топографию океанов и вывести на ее основе структуру океанических течений.
Отклонения геоида от упрощенной эллипсоидальной модели Земли значительны: они колеблются от 100 метров ниже (темно-синий на видео) до 80 метров вверху (желтый), говорит Руммель.
Поверхность на видео — это геоид, увеличенный в 7000 раз, — говорит руководитель миссии GOCE Руне Флобергхаген.
