Credit de imagine: ESA
Când un cutremur puternic a zguduit pământul în Alaska acum un an, a creat și agitația Pământului. Ionosfera începe de la 75 km și se ridică la 1.000 km altitudine și amplifică orice perturbare care se întâmplă pe pământul de sub ea - o perturbare milimetrică pe pământ ar putea deveni o oscilație de 100 de metri la 75 km altitudine. Acest lucru oferă oamenilor de știință un nou instrument pentru a urmări cutremurele din întreaga lume.
Un cutremur violent care a prăpădit autostrăzile din Alaska a pus cerul să tremure, precum și pământul, a confirmat un studiu susținut de ESA.
Acest fapt ar putea ajuta la îmbunătățirea tehnicilor de detectare a cutremurului în zonele lipsite de rețele seismice, inclusiv în fundul oceanului.
O echipă de la Institutul de Physique du Globe de Paris și Institutul de Tehnologie din California a folosit cu succes constelația satelitului Sistem de poziționare globală (GPS) pentru a cartografia tulburările din ionosferă în urma cutremurului cu magnitudinea de 7,9 din noiembrie trecut în Denali, Alaska.
Lucrarea lor a fost publicată în revista științifică Geophysical Research Letters. Cercetarea în sine a fost realizată în sprijinul Proiectului Pilot de Aplicații Meteo-Spațiale al ESA, care vizează dezvoltarea sistemelor de monitorizare operațională a condițiilor spațiale care pot influența viața aici pe Pământ.
Ionosfera este o regiune atmosferică umplută cu particule încărcate care acoperă Pământul între altitudini de aproximativ 75 până la 1000 km. Are o capacitate notabilă de a interfera cu undele radio care se propagă prin intermediul acesteia.
În cazul particular al semnalelor de navigație GPS, primite pe Pământ de pe sateliți orbitanți, fluctuații în ionosferă? cunoscute sub numele de „scintilații ionosferice” - au potențialul de a provoca întârzieri ale semnalului, erori de navigare sau în cazuri extreme, câteva ore de blocare a serviciilor în anumite locații.
Dar, în timp ce o astfel de interferență poate fi un inconvenient pentru utilizatorii de GPS obișnuiți, aceasta reprezintă un avantaj pentru oamenii de știință. Măsurând schimbări chiar mai mici la timpul de propagare a semnalului GPS - cauzate de variații ale densității electronilor locale pe măsură ce semnalul trece prin ionosferă - cercetătorii au la îndemână un mijloc de cartografiere a fluctuațiilor ionosferice în timp real.
Echipa franceză și americană a folosit rețele dense de sute de receptoare GPS fixe în toată California. Aceste rețele au fost inițial create pentru a măsura mici mișcări ale solului datorită activității geologice, dar pot fi, de asemenea, utilizate pentru a planifica structura ionosferei pe trei dimensiuni și în detaliu fin.
Apoi, când cutremurul de la Denali a avut loc pe 3 noiembrie 2002, echipa a avut șansa de a folosi această tehnică pentru a investiga o altă proprietate distinctivă a ionosferei, capacitatea sa de a funcționa ca un amplificator natural al undelor seismice care se deplasează pe suprafața Pământului.
Există mai multe tipuri diferite de valuri seismice care deplasează pământul în timpul unui cutremur, cea mai mare scară și cea care realizează cea mai mare parte a mișcării este cunoscută sub numele de undă Rayleigh. Acest tip de val se rostogolește de-a lungul pământului în sus și în jos și într-o parte în alta, în același mod ca o undă se rostogolește de-a lungul oceanului.
Cercetările anterioare au stabilit că undele de șoc din Rayleigh Waves au creat la rândul lor tulburări la scară largă în ionosferă. O deplasare de la un milimetru de la vârf la vârf poate configura oscilații mai mari de 100 de metri la o altitudine de 150 km.
Ceea ce echipa a putut să facă în urma cutremurului Denali a fost detectarea unui front de undă care se deplasează prin ionosferă. „Folosirea rețelei ne-a permis să observăm propagarea valurilor”, a explicat coautorul Vesna Ducic. „Am putea, de asemenea, separa semnalul de conținut total de electroni de variațiile de conținut total de electroni foarte mari legate de variația zilnică a ionosferei.”
Echipa a observat un semnal de două până la trei ori mai mare decât nivelul de zgomot, ajungând la aproximativ 660 până la 670 de secunde după venirea pe pământ a Rayleigh Waves. Și pentru că în jur de șase sateliți GPS sunt vizibili pentru fiecare receptor la sol, au fost în măsură să calculeze altitudinea de perturbare maximă? în jur de 290 până la 300 km în sus.
Semnalele au fost slabe și au fost prelevate doar la fiecare 30 de secunde, cu o rezoluție maximă de 50 km și rata totală de zgomot ridicată. Dar semnalul ionosferic observat a avut un model clar în concordanță cu modelele de comportament seismic. Speranța este că tehnica poate fi îmbunătățită în viitor și folosită pentru detectarea cutremurelor în zone fără detectoare seismice, cum ar fi oceanul profund sau în apropierea insulelor.
„În cadrul Galileo intenționăm să dezvoltăm această cercetare ,? spuse Ducic. „Galileo va dubla numărul de sateliți și, prin urmare, va permite hărți mult mai precise ale ionosferei. De asemenea, putem prevedea că Europa va dezvolta o rețea densă de stații Galileo / GPS care vor participa la monitorizarea acestor fenomene.
„ESA, împreună cu Ministerul Cercetării francez și CNES au decis deja să finanțeze un proiect preoperațional numit SPECTER - Serviciul și produsele pentru conținutul electronic al ionosferei și indicele de refracție troposferică din Europa de pe GPS - dedicat mapării de înaltă rezoluție a ionosfera. Vom efectua cartografiere deasupra Europei, precum și California.
„Aceste investigații vor sprijini microsatelitul agenției spațiale franceze CNES? DEMETER (Detecția emisiilor electromagnetice transmise din regiunile cutremure), care va fi lansat în 2004 și dedicat detectării în ionosferă a semnalelor seismice, vulcanice și artificiale. Aceste activități ESA vor fi realizate în cadrul Proiectului Pilot pentru Aplicații Meteorice Spațiale. ”
Proiectul pilot pentru aplicații meteo spațiale este o inițiativă ESA care a început deja să dezvolte o gamă largă de servicii orientate către aplicații bazate în jurul monitorizării vremii spațiale.
Serviciile co-finanțate în curs de dezvoltare - dintre care acest proiect este unul - includ, de asemenea, prognozarea perturbărilor la sistemele de alimentare și de comunicații, precum și furnizarea de avertizare timpurie operatorilor de nave spațiale cu privire la pericolele prezentate de activitățile meteorologice solare și spațiale sporite. Speranța este că un serviciu de detecție seismică bazat pe măsurări ionosferice poate suplimenta în viitor resursele existente în Europa și în alte părți.
Sursa originală: Comunicat de presă ESA
