Изображение предоставлено: ESA
Когда сильное землетрясение сотрясло землю на Аляске год назад, оно также сотрясло атмосферу Земли. Ионосфера начинается с 75 км и поднимается до высоты 1000 км, и она усиливает любое возмущение, которое происходит на земле под ней - одно миллиметровое возмущение на земле может стать 100-метровым колебанием на высоте 75 км. Это дает ученым новый инструмент для отслеживания землетрясений по всему миру.
Исследования, подтвержденные ЕКА, подтвердили, что сильное землетрясение, поразившее автомагистрали на Аляске, сотрясало небо и землю.
Этот факт может помочь улучшить методы обнаружения землетрясений в районах, где отсутствуют сейсмические сети, включая дно океана.
Группа из Института физики мира и Парижского технологического института успешно использовала спутниковую группировку Глобальной системы определения местоположения (GPS) для картирования возмущений в ионосфере после землетрясения силой 7,9 балла в ноябре прошлого года в Денали, Аляска.
Их статья была опубликована в научном журнале Geophysical Research Letters. Само исследование было проведено в поддержку пилотного проекта ЕКА по применению космической погоды, направленного на разработку систем оперативного мониторинга космических условий, которые могут влиять на жизнь здесь, на Земле.
Ионосфера - это атмосферная область, заполненная заряженными частицами, которая покрывает Землю между высотами от 75 до 1000 км. Он обладает заметной способностью мешать распространению радиоволн через него.
В частном случае навигационных сигналов GPS, полученных на Земле с орбитальных спутников, колебания в ионосфере? известный как «ионосферные сцинтилляции» - может вызвать задержки сигнала, ошибки навигации или, в крайних случаях, несколько часов блокировки службы в определенных местах.
Но хотя такие помехи могут быть неудобством для обычных пользователей GPS, они представляют собой благо для ученых. Измеряя даже гораздо меньшие сдвиги во времени распространения сигнала GPS, вызванные изменениями локальной электронной плотности при прохождении сигнала через ионосферу, у исследователей всегда есть возможность картировать ионосферные флуктуации практически в реальном времени.
Команда из Франции и США использовала плотные сети из сотен стационарных GPS-приемников на всей территории Калифорнии. Эти сети были изначально созданы для измерения небольших движений грунта из-за геологической активности, но их также можно использовать для построения структуры ионосферы в трех измерениях и в мельчайших деталях.
Затем, когда 3 ноября 2002 года произошло землетрясение в Денали, у команды была возможность использовать эту технику для исследования другого отличительного свойства ионосферы - ее способности работать как естественный усилитель сейсмических волн, движущихся по поверхности Земли.
Есть несколько различных типов сейсмических волн, движущихся по земле во время землетрясения, самый большой масштаб и тот, который делает большую часть движения, известен как Волна Рэлея. Волна этого типа катится по земле вверх и вниз и из стороны в сторону так же, как волна катится вдоль океана.
Предыдущие исследования показали, что ударные волны от волн Рэлея, в свою очередь, создают крупномасштабные возмущения в ионосфере. Пиковое смещение на один миллиметр на уровне земли может вызвать колебания, превышающие 100 метров на высоте 150 км.
То, что команда смогла сделать после землетрясения в Денали, это обнаружить отличительный волновой фронт, проходящий через ионосферу. «Использование сети позволило нам наблюдать распространение волн», - пояснил соавтор Весна Дучич. «Мы также могли бы отделить небольшой сигнал общего электронного содержания от очень больших изменений общего электронного содержания, связанных с ежедневным изменением ионосферы».
Команда наблюдала сигнал, в два-три раза превышающий уровень шума, и приходил примерно через 660–670 секунд после прибытия на землю волн Рэлея. И поскольку около шести спутников GPS видны каждому наземному приемнику, они смогли рассчитать высоту максимального возмущения? около 290 до 300 км вверх.
Сигналы были слабыми и отбирались каждые 30 секунд, с максимальным разрешением 50 км и высоким уровнем общего шума. Но наблюдаемый ионосферный сигнал имел четкую закономерность, соответствующую моделям сейсмического поведения. Надежда состоит в том, что в будущем этот метод можно будет улучшить и использовать для обнаружения землетрясений в районах без сейсмических детекторов, таких как глубокий океан или близлежащие острова.
«В рамках Galileo мы планируем развивать это исследование? сказал дучич. «Galileo удвоит количество спутников и, следовательно, позволит гораздо более точные карты ионосферы. Мы также можем предвидеть, что в Европе будет создана густая сеть станций Galileo / GPS, которые будут участвовать в мониторинге этих явлений.
«ЕКА совместно с французским министерством исследований и CNES уже решили финансировать предоперационный проект под названием« СПЕКТР »-« Сервис и продукты для ионосферного электронного контента и тропосферного показателя преломления над Европой от GPS », посвященный картированию высокого разрешения ионосфера. Мы будем проводить картографию как в Европе, так и в Калифорнии.
«Эти исследования помогут микроспутнику французского космического агентства CNES« DEMETER »(« Обнаружение электромагнитных излучений, передаваемых из регионов, пострадавших от землетрясения »), который будет запущен в 2004 году и посвящен обнаружению в ионосфере сейсмических, вулканических и техногенных сигналов. Эти мероприятия ЕКА будут осуществляться в рамках пилотного проекта по применению космической погоды ».
Пилотный проект по применению космической погоды - это инициатива ЕКА, которая уже начала разработку широкого спектра прикладных услуг, основанных на мониторинге космической погоды.
Разрабатываемые совместно финансируемые услуги, одним из которых является этот проект, также включают в себя прогнозирование сбоев в работе систем электропитания и связи, а также предоставление операторам космических аппаратов раннего предупреждения об опасностях, возникающих в результате активизации солнечной и космической погоды. Надежда состоит в том, что служба сейсмического обнаружения, основанная на ионосферных измерениях, может в будущем дополнить существующие ресурсы в Европе и в других местах.
Первоисточник: ESA News Release
