Инновационный подход к определению движения центра масс Земли
8 октября NASA объявило о создании более точного метода вычисления смещения центра масс Земли, которое происходит из-за сезонных перемещений воды, льда и атмосферы. Центр масс планеты отклоняется от её геометрического центра на несколько миллиметров, что оказывает значительное влияние на работу спутниковых навигационных систем и измерительных приборов.
Новый метод разработан геофизиком Дональдом Аргусом из Лаборатории реактивного движения NASA в сотрудничестве с учёными из JPL, Университетов Невады и Монтаны, а также Немецкого исследовательского центра геонаук. Для расчёта положения центра масс применяются данные спутников LAGEOS 1 и LAGEOS 2, оборудованных световозвращающими призмами. Между международными оценками 2017 и 2023 годов наблюдалась разница в 7 миллиметров, однако новый анализ показал, что ежегодное смещение центра масс примерно в два раза меньше, чем предполагалось восемь лет назад, отметил Аргус.
Влияние сезонных процессов на перемещение центра масс Земли
Смещение центра масс связано с сезонными изменениями распределения массы на планете. Так, например:
- В марте максимальный снежный покров в Северной Америке и Евразии сдвигает центр масс примерно на 3 миллиметра в сторону Северного полюса.
- В апреле вода, накопленная в бассейне Амазонки в объёме около 2400 гигатонн, смещает центр масс на 2,2 миллиметра в направлении Южной Америки.
- В ноябре максимальная масса муссонных осадков в Юго-Восточной Азии достигает около 600 гигатонн.
- Летом, с августа по октябрь, талая вода и осадки накапливаются в океанах, смещая центр масс в сторону южной части Тихого океана.
- 21 декабря холодный и плотный зимний воздух смещает центр масс в направлениях Аравийского полуострова, Азии и северной Африки.
- 21 июня подобное явление наблюдается над Южной Америкой и Южной Африкой.
Полученные результаты согласуются с данными спутниковой миссии GRACE-FO, запущенной в 2018 году. Она состоит из двух аппаратов, которые ежемесячно отслеживают изменения гравитационного поля Земли, связанные с перераспределением воды. Точное определение центра масс является ключевым ориентиром для корректной работы систем спутниковой навигации и измерения земной поверхности.
NASA совместно с немецким центром GFZ планируют запуск миссии GRACE-Continuity (GRACE-C) в конце 2028 года. Эта программа продолжит почти 25-летний цикл наблюдений за движением воды и изменений массы планеты. По словам Феликса Ландерера,
«повышение точности систем отсчёта откроет новые возможности для картографии, навигации, логистики и прецизионного земледелия».
Создание нового метода отслеживания смещения центра масс Земли представляет собой важный прогресс в области геофизики и значительно повысит точность спутниковых систем. Это улучшение критично для различных сфер — от навигации и мониторинга климатических изменений до эффективного управления природными ресурсами. Кроме того, применение спутниковых данных для изучения таких перемещений демонстрирует развитие технологий, способствующих углубленному пониманию глобальных экологических процессов.
Для русскоязычных специалистов и энтузиастов важно учитывать, что подобные усовершенствования влияют не только на научные исследования, но и на практические задачи, связанные с геодезией и навигацией в России и соседних регионах.