A GOCE „meghallgatta” a japán földrengést

A 2011-es nagy tohokui földrengés keltette infrahanghullámok a légkör felső részén is éreztették hatásukat, amit az ESA műholdjával most először sikerült is észlelni.

Az igen alacsony pályán keringő, a nem-gravitációs eredetű gyorsulásokra rendkívül érzékeny GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) eredeti célja a Föld gravitációs terének pontos, nagy térbeli felbontású globális felmérése. 2009-es indítása óta ezt a feladatot kitűnően ellátta. Sőt még jelenleg is működőképes, hiszen a vártnál gyengébb naptevékenységnek és így a kevésbé kiterjedt felsőlégkörnek köszönhetően még nem fogyott ki a finom pályakorrekciókra használt ionhajtóművek üzemanyaga.

Műholdas távérzékeléssel természetesen már számtalan alkalommal detektálták a földmozgások következtében bekövetkezett felszínváltozásokat. Most azonban nem erről volt szó: a GOCE egy újabb „tudományos trófeát” szerzett azzal, hogy – elsőként a műholdak közül – vele sikerült közvetlenül észlelni egy földrengés keltette infrahanghullámokat. A rengéskor, akár egy dob felületén, a Földön rugalmas hullámok alakulnak ki. Ezek megrezgetik a fölöttük levő levegőt, amelyben a zavar felfelé továbbterjed. A légkör felső rétegeiben, a felszíntől 200-300 km-re a rezgések hullámhossza eléri a kilométeres nagyságrendet. Az alacsony frekvencia miatt ez az infrahangok tartományába esik. Úgy kell elképzelni a jelenséget, hogy a levegő részecskéinek mozgása közben peridikusan sűrűsödések és ritkulások követik egymást.

Az animáció azt mutatja, hogyan halad át a 8 km/s sebességgel keringő GOCE a Csendes-óceán felett a hullámokon. Ezután, elhaladva az Északi-sarkvidék felett, Európánál a műhold újra találkozott egy hullámfronttal.

Két évvel a mintegy húszezer áldozatot követelő tohokui földrengés napja (2011. március 11.) után hozták nyilvánosságra azt az eredményt, amely szerint a távolból GOCE is érzékelte a hatást. Ez azért fordulhatott elő, mert a GOCE a legalacsonyabban repül az eddigi műholdak közül. Állandóan kompenzálnia kell a légellenállás hatását, hogy ne lépjen be a sűrű légkörbe, ahol gyors megsemmisülés várná. A kompenzásáshoz precíz gyorsulásmérők (akcelerométerek) vannak a fedélzetén. Az ezekből származó mérési adatok vezérlik az ionhajtóműveket, amelyek azonnali és folyamatos feladata a légköri lassulást ellentételező gyorsítás. A gyorsulásmérők adataiból viszont közvetlenül következtetni lehet a levegősűrűség változásaira a műhold pályája mentén. Francia és holland kutatók most ezeknek a méréseknek az utólagos, szélső pontosságú feldolgozásával akadtak az infrahanghullámok nyomára. A földrengéskutató szakemberek számára értékes lehet a felfedezés, hiszen szinte ez az egyetlen ága a földtudományoknak, amely nem rendelkezik a Föld körüli pályára telepített érzékelőkkel, hogy közvetlenül összevethesse földfelszíni méréseit az űrből végzettekkel. Korábbi nagy földrengések után is keresték már a most felfedezett infrahangjeleket, de a CHAMP és GRACE műholdas programok adataiból ez még nem járt sikerrel.

A földrengésre visszavezethető légköri hullámok hatása a GOCE 270 km-es pályamagasságában. A vízszintes tengelyre a rengés után eltelt időt mérték fel, a grafikonon a sűrűségváltozás amplitúdója látszik a -20% és +20% közötti tartományban. (Kép és animáció: ESA / IRAP / CNES / TU Delft / HTG / Planetary Visions)

Kapcsolódó cikkek:
Készül a GOCE
Végre elindult a GOCE
A tökéletes súlytalanság
A Föld gravitációs tere – soha nem látott részletességgel
Tovább csökkentik a GOCE pályamagasságát
Egy földrengés és szökőár anatómiája (1. rész)
Egy földrengés és szökőár anatómiája (2. rész)
Egy földrengés és szökőár anatómiája (3. rész)
A Japánból induló cunami antarktiszi jéghegyeket szült
Az utóbbi évtizedek legnagyobb földmozgása itthon (1. rész)
Az utóbbi évtizedek legnagyobb földmozgása itthon (2. rész)

Kapcsolódó linkek:
GOCE: az első szeizmométer az űrben (ESA)