Спутники зафиксировали ежегодный сдвиг центра масс Земли на 7 мм

Сезонные изменения перераспределяют столько воды на Земле, что ее центр масс постоянно смещается туда-сюда относительно геометрического центра планеты. Не очень сильно — считанные миллиметры — но в наше время спутниковой навигации и высокотехнологичных исследований важно и это.

Теперь эти геоцентрические биения научились измерять намного точнее. Методика, разработанная в Лаборатории реактивного движения, описана в Geophysical Journal International. Основана она на сверхточном спутниковом трекинге.

Использовать спутники для определения центра масс Земли — идея не новая. Этой цели служат два похожих на дискотечные зеркальные шары аппарата LAGEOS 1 и 2, запущенные в 1976 и 1992 годах. С лазерной точностью за ними следят с наземных станций, расположенных более чем в 20 странах мира.

Станции спутниковой лазерной дальнометрии распределены по Земле неравномерно. Новая методика повышает точность за счет дополнения этих данных GPS-трекингом, а кроме того, учитывает, как вес воды и льда деформирует земную кору, увлекая за собой и наземные станции.

«Сейчас мы оцениваем величину смещения центра масс Земли туда-сюда каждый год примерно вдвое меньшей, чем считали восемь лет назад. Выходит, масса воды и воздуха, перемещающаяся между полушариями, меньше, чем предполагалось ранее», — говорит геофизик Дональд Аргус, руководивший исследованием.

«Эти колебания кажутся совсем крошечными, но современный мир опирается на предельно точные измерения. Разбираясь в механизмах, которые меняют системы отсчета, и понимая их, мы можем создавать более совершенные системы отсчета, что в конечном счете идет на пользу картографии и навигации — от глобальной логистики морских перевозок до эффективного земледелия», — уверен океанограф Феликс Ландерер, один из авторов исследования.

Три причины биений

Причины таких смещений разделены в нем на три категории: океаны, атмосфера и континентальная вода, включающая наземный лед, снег, воду озер и рек, влагу в почве и подземные воды.

Накопление снега в Северной Америке и Евразии достигает максимума в марте и смещает центр масс Земли примерно на три миллиметра к Северному полюсу. В апреле дождевая вода в бассейне Амазонки достигает пика в 2400 гигатонн, сдвигая центр масс Земли на 2,2 миллиметра в сторону Южной Америки. В ноябре муссонные воды Юго-Восточной Азии достигают максимума в 600 гигатонн, немного добавляя к годовому колебанию. С августа по октябрь океаны разбухают от талой воды и дождей, и центр масс Земли смещается к югу Тихого океана.

Тихий океан настолько велик, что изменения массы в нем перекрывают потери или прирост в других океанах, хотя сезонная динамика Средиземного, Красного, Северного, Балтийского и Баренцева морей тоже по-своему, пусть и немного, помогает смещать центр масс Земли.

Исследователи использовали модель, разработанную Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды, чтобы оценить, как атмосферные изменения влияют на центр масс Земли в течение сезонов.

Они обнаружили, что холодный плотный зимний воздух помогает перевесить чашу весов над Аравией, Азией и северной Африкой примерно 21 декабря каждого года, а над Южной Америкой и Южной Африкой — примерно 21 июня.

Спутники-близнецы подтверждают

Эти результаты согласуются с наблюдениями миссии GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On). Запущенная в 2018 году, она состоит из двух спутников-близнецов, которые ежемесячно картографируют колебания гравитационного притяжения Земли, вызванные главным образом перемещением масс воды на поверхности и под землей.

Спутники зафиксировали изменения глубоко в ядре Земли

Человечество сдвинуло полюса Земли примерно на метр: исследование

Отразившаяся от ядра Земли волна сдвинула Японию после землетрясения 2011 года: открытие

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX