Obrazový kredit: ESA
Když před rokem na Aljašce otřáslo zemětřesením zem, způsobilo to také otřesy zemské atmosféry. Ionosféra začíná ve výšce 75 km a dosahuje výšky až 1 000 km a zesiluje jakékoli rušení, které se děje na zemi pod ním - jedno milimetrové rušení na zemi by se mohlo stát oscilací 100 metrů v nadmořské výšce 75 km. To vědcům poskytuje nový nástroj pro sledování zemětřesení po celém světě.
Studie podporovaná ESA potvrdila prudké zemětřesení, které popraskalo dálnice na Aljašce.
Tato skutečnost by mohla pomoci zlepšit techniky detekce zemětřesení v oblastech bez seismických sítí, včetně mořského dna.
Tým z Institutu de Physique du Globe de Paris a Kalifornského technologického institutu úspěšně použil satelitní konstelaci Global Positioning System (GPS) k mapování poruch v ionosféře po zemětřesení v Denali na Aljašce v loňském listopadu o velikosti 7,9
Jejich příspěvek byl publikován ve vědeckém časopise Geophysical Research Letters. Samotný výzkum byl proveden na podporu pilotního projektu vesmírných meteorologických aplikací ESA zaměřeného na vývoj operačních monitorovacích systémů pro vesmírné podmínky, které mohou ovlivnit život zde na Zemi.
Ionosféra je atmosférická oblast naplněná nabitými částicemi, které pokrývají Zemi v nadmořských výškách asi 75 až 1000 km. Má pozoruhodnou schopnost zasahovat do šíření rádiových vln.
Ve zvláštním případě GPS navigačních signálů, přijímaných na Zemi z obíhajících satelitů, kolísání ionosféry? známé jako „ionosférické scintilace“ - mají potenciál způsobit zpoždění signálu, chyby navigace nebo v extrémních případech několik hodin blokování služeb na konkrétních místech.
Přestože takové rušení může být pro běžné uživatele GPS nepříjemné, představuje to pro vědce požehnání. Měřením ještě mnohem menších posunů v době šíření signálu GPS - způsobených změnami hustoty místního elektronů, když signál prochází ionosférou - mají vědci na dosah ruky prostředek mapování ionosférických fluktuací v reálném čase.
Francouzský a americký tým využil husté sítě stovek pevných GPS přijímačů na celém území Kalifornie. Tyto sítě byly původně vytvořeny pro měření malých pohybů země v důsledku geologické aktivity, ale mohou být také použity k vykreslení struktury ionosféry do tří dimenzí a do detailů.
Když pak 3. listopadu 2002 došlo k Denaliho zemětřesení, měl tým možnost využít tuto techniku k prozkoumání další charakteristické vlastnosti ionosféry, její schopnosti pracovat jako přirozený zesilovač seismických vln pohybujících se po zemském povrchu.
Existuje několik různých typů seismických vln pohybujících se zemí během zemětřesení, největší stupnice a ta, která dělá většinu pohybu, je známá jako Rayleigh Wave. Tento typ vlny se valí po zemi nahoru a dolů a ze strany na stranu, stejně jako vlna se valí podél oceánu.
Předchozí výzkum ukázal, že rázové vlny od Rayleigh Waves zase způsobují rozsáhlé poruchy v ionosféře. Jeden milimetrový výtlak mezi vrcholem v úrovni země může vytvořit oscilace větší než 100 metrů v nadmořské výšce 150 km.
To, co tým dokázal udělat po Denaliho zemětřesení, bylo odhalení výrazného vlnoplochy pohybujícího se ionosférou. "Použití sítě nám umožnilo pozorovat šíření vln," vysvětlil spoluautor Vesna Ducic. "Mohli bychom také oddělit malý celkový signál elektronového obsahu od velmi velkých variací celkového elektronového obsahu souvisejících s denní variací ionosféry."
Tým pozoroval signál dvakrát až třikrát větší než hladina hluku a dorazil asi 660 až 670 sekund po příchodu Rayleigh Waves na zem. A protože asi šest satelitů GPS je viditelných pro každý pozemní přijímač, byli schopni vypočítat nadmořskou výšku maximální poruchy? asi 290 až 300 km nahoru.
Signály byly slabé a vzorkovaly se pouze každých 30 sekund, s maximálním rozlišením 50 km a celkovou mírou šumu vysokou. Pozorovaný ionosférický signál však měl jasný vzor konzistentní s modely seismického chování. Doufáme, že tato technika může být v budoucnu vylepšena a použita k detekci zemětřesení v oblastech bez seismických detektorů, jako je hluboký oceán nebo poblíž ostrovů.
"V rámci programu Galileo plánujeme tento výzkum rozvinout," řekl Ducic. „Galileo zdvojnásobí počet satelitů, a proto umožní mnohem přesnější mapy ionosféry. Můžeme také předvídat, že Evropa vyvine hustou síť stanic Galileo / GPS, která se bude podílet na sledování těchto jevů.
„ESA se společně s francouzským ministerstvem pro výzkum a společností CNES již rozhodla financovat předoperační projekt s názvem SPECTER - Servis a produkty pro elektronický obsah ionosféry a index lomového lomu přes Evropu z GPS - věnované mapování s vysokým rozlišením ionosféra. Provádíme mapování nad Evropou i Kalifornií.
„Tato šetření podpoří mikrosatelit francouzské kosmické agentury CNES? DEMETER (Detekce elektromagnetických emisí přenášených z oblastí zemětřesení), která má být zahájena v roce 2004 a věnována detekci seismických, vulkanických a umělých signálů v ionosféře. Tyto činnosti ESA budou prováděny v rámci pilotního projektu aplikací kosmického počasí. “
Pilotní projekt Aplikací kosmického počasí je iniciativa ESA, která již začala vyvíjet širokou škálu aplikačně orientovaných služeb založených na sledování kosmického počasí.
Rozvíjené spolufinancované služby, jejichž součástí je tento projekt, zahrnují také předpovídání přerušení energetických a komunikačních systémů a včasné varování provozovatelů kosmických lodí o nebezpečích způsobených zvýšenými solárními a kosmickými činnostmi. Doufáme, že seismická detekční služba založená na ionosférických měřeních může v budoucnu doplnit stávající zdroje v Evropě i jinde.
Původní zdroj: ESA News Release
