Chudnutie pri zemetrasení
Zem je plochá. Nie veľmi silný, ale prinajmenšom: na rovníku je zhruba o 20 kilometrov hrubší ako na póloch. Dôvodom je ich vlastná rotácia, ktorá vytvára odstredivú silu. Osoba vážiaca 70 kilogramov preto váži na rovníku asi o 350 gramov menej ako na póloch - na jednej strane preto, že sú ďalej od stredu Zeme, na druhej strane preto, že sa ich odstredivá sila snaží vyhodiť do vesmíru.
Na silu gravitácie však nemá vplyv len tvar Zeme, ale aj jej hustota v podpovrchovom povrchu: Hustšia hornina vo vnútri Zeme vytvára vďaka svojej väčšej hmotnosti väčšiu gravitáciu. A: zemetrasenie môže túto hustotu zmeniť - nie výrazne, ale merateľne. Americký výskumný tím pod vedením Shin-Chana Hana z Ohio State University v Columbuse to teraz demonštroval vo veľkom rozsahu.
Predchádzajúce štúdie už na určitých miestach zistili zmeny v gravitácii po zemetrasení. Tieto merania samozrejme prebiehali na zemi. Tím Han’s naopak použil namerané údaje z dvoch dvojíc satelitov Tom a Jerry z nemecko-amerického satelitného systému GRACE (Gravity Research and Climate Experiment). Tieto dva satelity obiehajú okolo Zeme vo výške okolo 450 kilometrov na rovnakej, takmer kruhovej obežnej dráhe. Letíte asi 220 kilometrov za sebou. Keby bola Zem ideálnou sférou s rovnomerným rozložením hmotnosti, vzdialenosť medzi týmito dvoma satelitmi by bola vždy úplne rovnaká. Ak sa však satelity priblížia k regiónu so zvýšenou gravitáciou, napríklad v dôsledku pohoria, prvý satelit pocíti najskôr silnejšiu príťažlivosť. Zrýchľuje a trochu sa vzďaľuje od druhého satelitu. O niečo neskôr, zatiaľ čo prvý satelit už prešiel pohorím, sa druhý satelit zrýchľuje, čo opäť znižuje vzdialenosť medzi nimi.
Mikrovlnné vysielače a prijímače na palube satelitov merajú tieto zmeny vo vzdialenosti s presnosťou na jeden mikrometer za sekundu, čo je menej ako hrúbka ľudského vlasu. „Mikrovlny sú riedkou atmosférou na úrovni satelitov ťažko ovplyvnené,“ vysvetľuje Han. „Z výsledku je však potrebné vypočítať proporcie, ktoré vznikajú z iných síl ako gravitácie, ako je odpor vzduchu. S tým pomáhajú akcelerometre na palube družíc. “Raz za mesiac sa z údajov vytvorí aktuálna mapa gravitačného poľa celej Zeme.
Han a jeho kolegovia vykonali veľkolepé pozorovanie, keď porovnávali gravitačné pole určené metódou GRACE v oblasti Sumatry pred a po veľkom zemetrasení 26. decembra 2004 a vypočítali periodické zmeny, napríklad spôsobené prílivmi alebo sezónnymi vodnými zmenami.
Výsledok: na kontinentálnej strane Java Trench sa gravitácia znížila o 1,5 milióntiny percenta. Toto je majstrovské dielo presnosti merania, ak si uvedomíte, že toto množstvo by pre osobu vážiacu 70 kilogramov znamenalo stratu hmotnosti iba jednej tisíciny gramu. Na strane oceánu sa gravitácia zvýšila o rovnaké množstvo. Pozdĺž jávskej priekopy sa pod euroázijskú dosku tlačí indoaustrálska platňa - príčina otrasov a následnej tsunami.
Han a jeho kolegovia vkladajú do týchto pozorovaní veľké nádeje: ak sa ďalej zvýši presnosť takýchto gravitačných meraní, mohli by sa jedného dňa - spolu s ďalšími seizmickými a geodetickými údajmi - použiť na predpovedanie zemetrasení. „Pretože pred zemetrasením sa zvyšuje napätie v zemskej kôre - a s ním aj hustota.“
Čoskoro bude možné merať pozemskú gravitáciu presnejšie ako dnes: V lete 2007 plánuje Európska vesmírna agentúra ESA vypustiť satelit GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer), ktorý má stále gravitačné rozdiely 10–5 metrov na Druhý na štvorci (miligal) - je stokrát presnejší ako GRACE. To umožní stanovenie odchýlok od geoidu - idealizovaného obrazca gravitačného poľa Zeme (pozri obrázok vľavo) - s presnosťou na jeden až dva centimetre. Na rozdiel od GRACE sa GOCE skladá iba z jedného satelitu. Merania sa uskutočňujú pomocou laserových lúčov zo zeme, ktoré bude satelit vybavený prijímačmi GPS odrážať v nadmorskej výške 250 kilometrov. ■
Bez názvu
Gravitácia nie je všade rovnako silná, ale závisí od mnohých faktorov vrátane hustoty horniny. Počítačová grafika zobrazuje odchýlky od geoidu - idealizovaného povrchu Zeme, na ktorom je gravitačná sila všade rovnaká a ktorá zodpovedá strednej hladine mora v oceánoch. Z tohto pohľadu vyzerá naša zemiak ako zemiak: Farebné hrbole a preliačiny ukazujú odchýlky medzi plus 70 gal (tmavo červená) a mínus 70 gal (tmavo modrá). Jednotka Gal, pomenovaná po Galileovi, má stotinu metra za sekundu na druhú. Priemerné gravitačné zrýchlenie je 981 Gal. Údaje boli namerané nemecko-americkým dvojitým satelitom GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment).
Bez názvu
Veľké zemetrasenie v Indickom oceáne 26. decembra 2004 zmenilo silu zemskej gravitácie - len mierne, ale merateľnú pomocou satelitov. Na východ od Jávskej priekopy (kruhy) sa gravitácia znížila o 15 milióntin Gal (tmavo modrá), na západ od nej sa zvýšila o rovnaké množstvo (svetloružová). To znamená zakaždým zmenu o 1,5 milióntiny percenta. Pre orientáciu: Veľký ostrov na východ od Jávskej priekopy v dolnej polovici obrázku je Sumatra. Trojuholníky a štvorce označujú geologické zlomy a hlbokomorské chrbty. Farebná stupnica nižšie zobrazuje rozdiely v gravitácii v milióntinách gal. Údaje pochádzajú z dvoch dvojíc satelitov Tom a Jerry z nemecko-amerického systému GRACE.