Jordas gravitasjon modellert med enestående presisjon

I går offentliggjorde ESA en ny grafisk fremstilling av Jorda basert på gravitasjonsdata fra supersatellitten GOCE (The Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer).

Over kan du se modellen, gravitasjonen er sterkest i de gule områdene, og svakest i de blå. Fremstillinga er voldsomt overdrevet for å på en tydelig måte illustrere hvordan Jordas tiltrekningskraft varierer fra sted til sted.

• Les: Historisk bilde av Merkur

– Gir større innsikt

I løpet av sine to år i bane har satellitten GOCE samla inn nok data til å gi den usammenlignbart mest nøyaktige oversikten over de geografiske gravitasjonsvariasjonene på Jorda som noen gang er presentert.

– Jordas gravitasjon er et speilbilde av dens massefordeling. Bedre informasjon om tyngdefeltet leder til større innsikt i alle prosesser som finner sted i Jordas indre, forteller Rune Floberghagen til NRK.no

• Les: Ei stjerne blir født

Han er mission manager for ESAs GOCE-prosjekt og nevner jordskjelv og det at vestlandet gradvis stiger opp av Norskehavet som to meget aktuelle prosesser GOCE kan gi en bedre forståelse av.

– Et gigantisk vater

Modellen er en såkalt geoid - den viser ekvipotensialflata som best definerer havnivået til et hav som ikke er påvirka av vind- og solkraft.

Enkelt forklart: Hvis hele Jorda hadde vært dekt av et hav uten vind, strømmer og tidevann, ville gravitasjon ført til havoverflata hadde sett ut som på modellen - bortsett fra at forskjellene her er forstørra nesten 10 000 ganger.

En båt i Nordsjøen vil for eksempel relativt sett befinne seg 180 meter "høyere" enn en båt midt i det Indiske hav.

• Les: Løste gåten om den flekkløse sola

– Jordas gravitasjonsfelt definerer horisontalen og vertikalen overalt på kloden. Flatene som vises på geoiden vil alltid stå loddrett på tyngdefeltet, dermed kan flatene betraktes som gigantiske vater, forklarer Floberghagen.

Han forteller at alle geofysiske prosesser på jordas overflate påvirkes av dette, for eksempel havnivået.

– Havnivået og havstrømmer er regulatorer for klimaet vårt, derfor er informasjonen vi nå har fått kjempeviktig for klimamodellering.

– Vil føre til et unikt høydesystem

Geoiden kan også betraktes som et utganspunkt for nullhøyde. Den blir da en referanse for nøyaktige høydemålinger, noe som er svært viktig blant annet når det kommer til konstruksjonsarbeid og navigasjon.

- I dag finnes det forskjellige høydesystemer på forskjellige deler av Jorda, i og med at de er basert på nasjonale data og definisjoner. GOCE vil føre til et unikt høydesystem for hele kloden, opplyser Floberghagen.

• Les: Sjeldent syn for flypassasjer

Professor Reiner Rummel jobber med GOCE-prosjektet, og forklarer til BBC hvorfor dette vil være nyttig:

– Vi kan unngå ubehagelige overraskelser som den de som konstruerte tunellen mellom Frankrike og England opplevde. De oppdaga plutselig at det var en halv meter forskjell på hva som var definert som null meter over havet i de to landene.

Science fiction-prosjekt

GOCE-satellitten blir av Dr. Volker Liebig i ESA beskrevet som noe som var et science fiction-prosjekt for bare ti år siden.

Men i mars 2009 ble den skutt opp, og nå går den i bane, bare 254,9 km over Jorda.

GOCE måler forskjellen i tyngdekraft over en avstand på bare 50 cm inne i satellitten. Floberghagen setter det i perspektiv:

– Tenk deg at du ser på baderomsvekta, flytter den 50 cm, og så ser på den igjen. Det er denne forskjellen vi måler.

• Les: – Har gjort noe spesielt for verden

Målingene skjer ved at akselerometere parvis måler Jordas tiltrekningskraft. De tre parene ombord på GOCE måler tyngdekraftforskjellen mellom sensorene i hvert par med enorm nøyaktighet.

– Disse målingene kalles tyngdekraftgradienter. Vi måler disse overalt på Jorda i et så finmaska nettverk som mulig.

Det er altså disse dataene som brukes til å fremstille ekstremt nøyaktige modeller av tyngdefeltets variasjoner.

100 ganger mer nøyaktig

GOCE-satellitten ligger for tida seks uker foran skjema i og med at lav solaktivitet har tillatt den å fly ekstra lavt.

– Dette betyr at vi har nok drivstoff til å fortsette med målingene til slutten av 2012, noe som vil gjøre geoiden enda mer presis, sier Dr. Liebig til ESAs nettsider.

• Les: Sprudlende hav funnet på Saturn-måne

Den foreløpige geoiden er basert på seks måneder med data. Til høsten kommer en ny, og enda mer nøyaktig modell.

– Ambisjonen har vært å gjøre disse målingene 100 ganger mer nøyaktige enn noen har gjort før oss, forklarer Floberghagen.

– Og det har GOCE allerede klart.