Σημάδια για μεταβολές στο γήινο πεδίο βαρύτητας

Πηγή: ESA, 25 Απριλίου 2005

Μια νέα μελέτη της ESA προβλέπει ότι ο καταστρεπτικός σεισμός των 9,3 Ρίχτερ της Σουμάτρας, που οδήγησε στο τραγικό τσουνάμι της 26ης Δεκεμβρίου 2004, θα έχει αφήσει κάποιο σημάδι στη γήινη βαρύτητα, που θα μπορούσε να ανιχνευθεί από έναν ευαίσθητο νέο δορυφόρο ο οποίος πρέπει να πετάξει το προσεχές έτος.

Ο σεισμός αυτός προκάλεσε μια μεγάλη ερήμωση και σκόρπισε το θάνατο χιλιάδων ανθρώπων όταν χτύπησε απροσδόκητα στο τέλος του 2004.  Ευτυχώς, οι σεισμοί αυτού του μεγέθους είναι σπάνια γεγονότα, που πραγματοποιούνται ίσως και μια φορά κάθε δύο δεκαετίες.

Τα σεισμολογικά στοιχεία δείχνουν ότι, κατά τη διάρκεια αυτού του γεγονότος, ο θαλάσσιος πυθμένας από κάθε πλευρά της ρωγμής, μήκους 1000 χιλιομέτρων κατά μήκος του βυθού στον Ινδικό Ωκεανό άλλαξε εντυπωσιακά ύψος, παράγοντας μια προεξοχή, ύψους 6 μέτρων. Μια τέτοια μεγάλης κλίμακας μετακίνηση αναμένεται να έχει αλλάξει το βαρυτικό πεδίο της Γης. Ο Roberto Sabadini και ο Giorgio Dalla Via, από το πανεπιστήμιο του Μιλάνου, μαζί με συνάδελφους του έχουν υπολογίσει αυτήν την αλλαγή. Διαπίστωσαν δε ότι η γήινη βαρύτητα που άλλαξε, για μια στιγμή, τόσο πολύ όσο αναμένεται να αλλάξει αν έλιωναν οι πάγοι της Παταγωνίας στη Νότια Αμερική, σε έξι χρόνια.

Μπορεί να φαίνεται εκπληκτικό ότι η γήινη βαρύτητα δεν είναι ομοιόμορφα ισχυρή σε όλα τα σημεία της υδρογείου. Αντίθετα, ποικίλλει από μέρος σε μέρος λόγω της παρουσίας βουνών ή το βάθος των ωκεάνιων τάφρων. Οι παλίρροιες και τα ωκεάνια ρεύματα κυκλοφορίας έχουν επιπτώσεις επίσης στη βαρύτητα, όπως και η περιστροφή της ίδιας της γης, η οποία διογκώνεται προς τον ισημερινό του πλανήτη, κάνοντας έτσι τη διάμετρό μεγαλύτερη κατά 21 χιλιόμετρα από όσο στους πόλους.

Προκειμένου να μετρηθούν οι αποκλίσεις από το μέσο επίπεδο της βαρύτητας, οι επιστήμονες εφηύραν την έννοια του γεωειδούς. Χρησιμοποιείται συχνά αντί για την έννοια της στάθμης της θάλασσας, για να δώσει ένα απόλυτο μέτρο ύψους. Εντούτοις, οι σημερινές σύγχρονες μετρήσεις χρειάζονται κάτι ακριβέστερο.

Το γεωειδές είναι μια υποθετική επιφάνεια, στην οποία η βαρυτική έλξη της γης είναι η ίδια παντού. Καλύπτει όλη τη γη, απομακρύνεται δε από την πραγματική επιφάνεια όταν είναι πάνω από περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα και επομένως ισχυρότερη βαρύτητα. Πάνω από τις λιγότερο πυκνές περιοχές, το γεωειδές κινείται πιο κοντά προς την πραγματική επιφάνεια.

Όταν κάποιο υλικό κινείται στη Γη, είτε στιγμιαία όπως σε έναν σεισμό είτε βαθμιαία όπως ένα μεγάλο κομμάτι πάγου που λειώνει, η γήινη βαρύτητα σε εκείνη την τοπική περιοχή αλλάζει και το ίδιο κάνει και το ύψος του γεωειδούς. Στο σεισμό της Σουμάτρας, οι Sabadini και Dalla διαπίστωσαν ότι η συνολική μετακίνηση του γεωειδούς ήταν περίπου 18 χιλιόμετρα  - πάρα πολύ για ένα γεωειδές!

Ο δορυφόρος της ESA Gravity Field and Ocean Circulation Explorer (GOCE) σχεδιάζεται να ερευνήσει με πολύ μεγάλη ευαισθησία το πεδίο βαρύτητας της γης από την τροχιά του. Καθώς το διαστημικό σκάφος θα περνά πάνω από περιοχές ισχυρότερης και πιο ασθενούς βαρυτικής έλξης, θα κινείται ανεπαίσθητα πάνω κάτω. Τέτοιες αποκλίσεις είναι πολύ μακριά από το να γίνουν αντιληπτές από τους ανθρώπους αλλά ο GOCE είναι εξοπλισμένος με μια συσκευή που ονομάζεται βαθμιόμετρο (gradiometer), που θα μπορεί να ανιχνεύσει αυτές τις εξαιρετικά λεπτές διαφορές στο γήινο πεδίο. Με τη μέτρηση των αποκλίσεων στο γεωειδές, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν πολλά για τον πλανήτη μας.

"Αυτή η εργασία είναι στα σύνορα της γεωφυσικής και της σεισμολογίας", λέει ο Sabadini, "Η σεισμολογία είναι καλή για την ανίχνευση της ολίσθησης των σεισμικών ρηγμών και τη θέση του επίκεντρου, ενώ η παρακολούθηση του γεωειδούς μπορεί να καθορίσει πόση μάζα κινείται στην πραγματικότητα τριγύρω."

Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί και για την κατανόηση της αλλαγής του κλίματος δεδομένου ότι η ωκεάνια κυκλοφορία έχει επιπτώσεις επίσης στο γεωειδές. Οι αλλαγές στο κλίμα, που έχουν επιπτώσεις στη κυκλοφορία των ωκεάνιων ρευμάτων, θα παρουσιάσουν μια ετήσια αλλαγή στο γεωειδές. Ο δορυφόρος GOCE σχεδιάζεται να προωθηθεί το 2006.