Družice na oběžné dráze pocítila zemětřesení

Satelitní mapování odhalilo výrazné změny zemského povrchu způsobené zemětřesením. Avšak družice na oběžné dráze kolem Země zatím nikdy nezaznamenaly zvukové vlny těchto otřesů přímo ve vesmíru – tedy až doposud. Mimořádně citlivá gravitační družice Evropské kosmické agentury ESA s názvem GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer, start 17. 3. 2009) nyní dodala do seznamu takovýchto událostí první úspěch.

Při zemětřeseních dochází nejen ke vzniku seismických vln, které se šíří zemským nitrem, ale velké otřesy rovněž způsobují, že povrch planety vibruje jako buben. Tím dochází ke vzniku zvukových vln, které se mohou šířit atmosférou směrem vzhůru.
Velikost těchto vln se mění od několika centimetrů na zemském povrchu až po kilometry v řídké atmosféře ve výškách 200 až 300 kilometrů.

Avšak pouze zvukové vlny o nízkých frekvencích – tzv. infrazvuk – dosahují těchto výšek. To způsobuje vertikální pohyby, které rozpínají a smršťují atmosféru urychlováním částic vzduchu.

Nedávno si Japonsko připomnělo úmrtí 20 000 lidí, kteří zahynuli v důsledku silného zemětřesení a následných vln tsunami, což vedlo k devastaci severovýchodního pobřeží Japonska před dvěma roky. Nové výzkumy ukázaly, že tyto intenzivní otřesy rovněž pocítila evropská družice GOCE na oběžné dráze kolem Země.

Od okamžiku, kdy byla družice GOCE vypuštěna, mapovala zemské gravitační pole s bezkonkurenční přesností, přičemž obíhala na mnohem nižší oběžné dráze, než většina výzkumných družic. Avšak ve výšce méně než 270 km se proto musela vyrovnávat s vlivem atmosféry, když prolétala skrz zbytky zemského ovzduší, byť velmi řídké.

Důmyslně zkonstruovaná družice je vybavena zdokonalenými iontovými motory, které okamžitě kompenzují jakýkoliv zjištěný odpor působící na družici, a to odpovídající velmi přesně vypočítanou korekcí dráhy. Tato měření odporu (brždění) zajišťují velmi přesné akcelerometry.

Měřící aparatura zjistila, že družice GOCE setrvávala na mimořádně stabilní nízké oběžné dráze a shromažďovala mimořádně přesná data o zemském gravitačním poli, přičemž hustota atmosféry a rychlost vertikálně vanoucích větrů podél její dráhy mohou být odvozeny na základě „odpovědi“ raketových motorů a dat z akcelerometrů.

Využití získaných dat z družice GOCE v maximální možné míře prostudovali vědci z Research Institute in Astrophysics and Planetology ve Francii, Francouzské kosmické agentury CNES, Institute of Earth Physics v Paříži a Delft University of Technology v Nizozemí za podpory Earth Observation Support to Science Element (ESA) a vyhodnotili daná měření.

Zjistili, že družice GOCE detekovala mj. zvukové vlny z mohutného zemětřesení, které zasáhlo Japonsko před dvěma roky, tj. 11. 3. 2011.

Když družice GOCE prolétala skrz tyto vlny, její akcelerometry zaznamenaly vertikální posuny okolní atmosféry ve shodě s tím, co zaregistrovaly seismometry na povrchu Země. Byly rovněž pozorovány variace v hustotě vzduchu podobné seismickým vlnám.

Raphael Garcia (Research Institute in Astrophysics and Planetology) říká: „Seismologové jsou nabuzeni tímto objevem, protože se fakticky nacházeli na Zemi a jejich vědecké přístroje umístěné v kosmickém prostoru získaly informace srovnatelné s těmi, které zaznamenaly přístroje rozmístěné na zemském povrchu.“

„S těmito novými vědeckými nástroji můžeme uskutečnit pozorování přímo v kosmickém prostoru, abychom porozuměli tomu, co se odehrává pod našima nohama.“

Zdroj: GOCE: the first seismometer in orbit

autor: František Martinek