Kujutise krediit: ESA
Kui aasta tagasi Alaskas raputas võimas maavärin, pani see Maa atmosfääri värisema. Ionosfäär algab 75 km kõrguselt ja ulatub 1000 km kõrgusele ning see võimendab kõiki häireid, mis selle all maapinnal juhtuvad - üks millimeetrine häiring maapinnal võib muutuda 100-meetriseks võnkumiseks 75 km kõrgusel. See annab teadlastele uue tööriista maavärinate jälgimiseks kogu maailmas.
Alaska maanteid pragunenud vägivaldne maavärin pani nii taeva kui ka maad raputama, kinnitas ESA toetatud uuring.
See asjaolu võib aidata parandada maavärina avastamise tehnikaid piirkondades, kus puuduvad seismilised võrgud, sealhulgas ookeani põhjaosas.
Pariisi Institut de Physique du Globe de Paris ja California tehnoloogiainstituudi meeskond on edukalt kasutanud globaalse positsioneerimissüsteemi (GPS) satelliidi tähtkuju, et kaardistada häired ionosfääris pärast eelmise aasta novembri 7,9-magnituudist maavärinat Alaska Denalis.
Nende töö on avaldatud teadusajakirjas Geophysical Research Letters. Uuring viidi läbi ESA kosmoseilma rakenduste pilootprojekti toetuseks, mille eesmärk oli töötada välja toimivad seiresüsteemid kosmosetingimuste jaoks, mis võivad mõjutada elu siin Maal.
Ionosfäär on laetud osakestega täidetud atmosfääri piirkond, mis tekitab Maa pinnale umbes 75–1000 km kõrgused. Sellel on märkimisväärne võime häirida selle kaudu levivaid raadiolaineid.
Orbiidil liikuvatelt satelliitidelt Maalt vastuvõetud GPS-navigatsioonisignaalide erijuhul ilmnevad ionosfääri kõikumised? mida nimetatakse ionosfäärilisteks stsintillatsioonideks - võivad potentsiaalselt põhjustada signaali viivitusi, navigeerimisvigu või äärmuslikel juhtudel mitme tunni pikkust teenuse väljalülitumist konkreetsetes kohtades.
Kuid kuigi selline segamine võib tavalistele GPS-kasutajatele ebamugavusi tekitada, on see teadlaste jaoks õnnistuseks. Mõõtes GPS-signaali levimisaja veelgi väiksema ulatusega nihkeid - mis on tingitud lokaalse elektrontiheduse muutustest signaali läbimisel ionosfäärist -, on teadlastel käeulatuses vahend ionosfääri kõikumiste kaardistamiseks peaaegu reaalajas.
Prantsuse ja USA meeskond kasutas sadade fikseeritud GPS-vastuvõtjate tihedaid võrke kogu Californias. Need võrgud loodi algselt geoloogilisest aktiivsusest tingitud väikeste maapealsete liikumiste mõõtmiseks, kuid neid saab kasutada ka ionosfääri struktuuri joonistamiseks kolmemõõtmeliselt ja detailselt.
Siis, kui 3. novembril 2002 toimus Denali maavärin, oli meeskonnal võimalus seda tehnikat kasutada ionosfääri veel ühe eristatava omaduse, selle võime toimimiseks nagu Maa pinnal liikuvate seismiliste lainete loomulik võimendi.
Maavärina ajal maapinda liigutavaid seismilisi laineid on mitu erinevat tüüpi, suurim skaala ja see, mis teeb suurema osa liikumisest, on tuntud kui Rayleighi laine. Seda tüüpi laine veereb mööda maad üles ja alla ning küljelt küljele, samamoodi nagu laine veereb mööda ookeani.
Varasemad uuringud on tuvastanud, et Rayleigh Wavesist pärit lööklained tekitasid omakorda ionosfääris ulatuslikke häireid. Üks millimeeter nihke tipust tipuni maapinnal võib tekitada 150 km kõrgusel suuremaid võnkumisi kui 100 meetrit.
See, mida meeskond pärast Denali maavärinat suutis teha, oli ionosfääri kaudu liikuva lainefrondi tuvastamine. “Võrgu kasutamine võimaldas meil jälgida lainete levikut,” selgitas kaasautor Vesna Ducic. "Samuti võiksime eraldada väikese elektronide üldsisalduse signaali väga suurtest elektronide üldsisalduse variatsioonidest, mis on seotud ionosfääri igapäevase varieerumisega."
Meeskond täheldas müratasemest kaks kuni kolm korda suuremat signaali, saabudes umbes 660–670 sekundit pärast Rayleigh Waves'i saabumist maapinnale. Ja kuna iga maavastuvõtja jaoks on nähtav umbes kuus GPS-satelliiti, kas nad suutsid arvutada maksimaalse häiringukõrguse? umbes 290–300 km üles.
Signaalid olid nõrgad ja proove võeti ainult iga 30 sekundi tagant, maksimaalse eraldusvõimega 50 km ja üldise müratasemega. Kuid täheldatud ionosfääri signaalil oli selge muster, mis oli kooskõlas seismilise käitumise mudelitega. Loodetavasti on seda tehnikat tulevikus võimalik täiustada ja kasutada maavärinate tuvastamiseks seismiliste detektoriteta aladel, nagu näiteks sügav ookean või saarte lähedal.
“Plaanime Galileo raames seda uurimistööd edasi arendada ,? ütles Ducic. „Galileo kahekordistab satelliitide arvu ja võimaldab seetõttu palju täpsemaid ionosfääri kaarte. Samuti võime ette näha, et Euroopa arendab välja tiheda Galileo / GPS-jaamade võrgu, mis osaleb nende nähtuste jälgimisel.
„ESA koos Prantsuse teadusministeeriumi ja CNES-ga on juba otsustanud rahastada operatsioonieelset projekti SPECTER - Ionosfääri elektroonilise sisu teenus ja tooted ning troposfääri murdumisnäitaja kogu Euroopas GPS-ist -, mis on pühendatud kõrge eraldusvõimega kaardistamisele ionosfäär. Kaardistame nii Euroopat kui ka Californiat.
Need uuringud toetavad Prantsuse kosmoseagentuuri CNES DEMETER (Maavärinapiirkondadest edastatud elektromagnetiliste emissioonide tuvastamine) mikrosatelliiti, mis käivitatakse 2004. aastal ja mis on pühendatud seismiliste, vulkaaniliste ja inimese tekitatud signaalide tuvastamisele ionosfääris. Need ESA tegevused viiakse läbi kosmoseilma rakenduste katseprojekti raames. ”
Kosmose ilmarakenduste pilootprojekt on ESA algatus, mis on juba alustanud kosmose ilma jälgimise ümber laia valiku rakendustele orienteeritud teenuste väljatöötamist.
Arendatavad kaasrahastatavad teenused - millest üks on see projekt - hõlmavad ka elektri- ja sidesüsteemide häirete prognoosimist ning varajase hoiatamise pakkumist kosmoselaevade operaatoritele päikese ja kosmose ilmastiku suurenemisega kaasnevate ohtude eest. Lootus on, et ionosfääri mõõtmistel põhinev seismiline tuvastusteenus võib tulevikus täiendada Euroopas ja mujal olemasolevaid ressursse.
Algne allikas: ESA pressiteade