Niko ne razmišlja preterano o gravitaciji iako se radi o verovatno najjačoj sili na zemljinoj kugli. Ona je naprosto prisutna, stalna i naizgled nepromenljiva, drži nas da ne odletimo.
Sada nam naučnici poručuju da taj pristup gravitaciji zaslužuje korekciju. Male promene gravitacione sile na različitim mestima na planeti, tvrde stručnjaci, mogu nam reći dosta o Zemlji i onome šta se događa ispod njene površine, gde dinamički procesi konstantno utiču na pomeranje znatne količine različitih materija.
Da bi se obavila do sada najpreciznija merenja ovih promena, pokrenut je eksperiment za ispitivanje gravitacije i klime pod nazivom Grejs (Grace, Gravity Recovery and Climate Experiment).
Ovaj projekat, čiji su sponzori američka Nacionalna aeronautička i svemirska administracija i nemački Centar za aero i svemirska istraživanja, radi sa dva satelita nazvana Tom i Džeri, koji će se međusobno pratiti i beležiti položaje u odnosu na planetu čime će se dobiti podaci za čak sto puta precizniju gravitacionu mapu.
„Merenja Grejs projekta predstavljaće revoluciju u našem poimanju strukture Zemlje, njenih okeana i promena koje se događaju ispod površine“, smatra doktor Majkl Votkins iz NASA-e. „Merenje gravitacionih odstupanja omogućava nam posmatranje transporta mase unutar planete, što između ostalog utiče i na klimu.“
LJULJANJE LEDA: Merenja gravitacije mogu se koristiti za praćenje pomeranja i promene gustine leda na polovima, pomeranja velikih količina vode pod uticajem struja na velikim dubinama, pomeranja vode iz velikih podzemnih bazena, čak i za praćenje sporog pomicanja magme u vulkanski aktivnim regionima, kaže doktor Votkins. Kada se podaci Grejsa pažljivo obrade, naučnici se nadaju da će moći da izmere snežne padavine i količinu vode koju one sadrže.
Sateliti su lansirani prošle nedelje s ruskog kosmodroma Pelsetsk, pomoću rakete dobijene od rusko-nemačke kompanije Euroroket.
Oba satelita teška su po 400 kilograma i leteće u istoj kružnoj orbiti na visini od 500 kilometara, iznad polova i obilaziće zemlju 16 puta u toku dana. Što je još važnije, pratiće jedan drugoga na udaljenosti od 200 kilometara, koristeći mikrotalasne senzore za precizno određivanje međusobne udaljenosti i položaja, što je ključ eksperimenta.
Ser Isak Njutn formulisao je osnovni zakon gravitacije još u sedamnaestom veku. Svi objekti, kazao je on, privlače jedni druge silom koja je proporcionalna njihovoj masi i zavisi od njihove međusobne udaljenosti. Iako je gravitacija relativno konstantna svuda na planeti, postoje male varijacije usled nehomogene strukture sa podjednako raspoređenom masom. Površina planete je kvrgava i materijali različite gustine nalaze se svuda ispod površine.
„Gravitacija varira“, kaže doktor Bajron D. Tejpli, direktor Centra za istraživanja svemira Teksaškog univerziteta i glavni istraživač zadužen da vodi projekat Grejs. „Gravitacija je veća na vrhu planine nego na obali mora.“
Do sada su se gravitacione mape pravile korišćenjem podataka dobijenih od jednog satelita ili praćenjem podataka o orbiti nekoliko letelica. Naučnici kažu da se radi o veoma nepreciznim informacijama.
„Ranije su naučnici smatrali da je gravitaciju dovoljno izmeriti jednom. Sada smo svesni da gravitacija nije konstanta i da se stalno menja“, kaže doktor Tejpli.
Grejs će proizvesti gravitacionu mapu zemljine površine svakih trideset dana. Tokom svog petogodišnjeg trajanja napraviće šezdeset mapa, prikazujući male promene tokom vremena. „Ti vremenski intervali su ono što projekat čini značajnim“, kaže doktor Tejpli.
FINO PRIVLAČENJE: Merenje će biti izuzetno precizno jer će sateliti pratiti jedan drugog s ekstremnom tačnošću. Ove letelice trapezoidnog oblika opremljene su sistemom za globalno pozicioniranje (GPS) koji iz sistema navigacije prikuplja informacije o međusobnom položaju satelita i njihovom položaju u odnosu na planetu. Sateliti imaju i veoma osetljive senzore, akcelerometre. Oni detektuju svaku promenu kretanja uzrokovanu atmosferskim uticajima, sunčevih zraka na solarne senzore za napajanje kako bi se ovi efekti uzeli u obzir prilikom merenja.
Satelitski mikrotalasni senzori reaguju na svako povećanje distance između dve letelice veće od jednog mikrona, što je pedeset puta manje od debljine vlasi kose.
„To je kao da merite udaljenost između automobila u Los Anđelesu i San Dijegu s preciznošću od jednog zrnca prašine“, kaže doktor Votkins. Varijacije u udaljenosti prouzrokovane promenama u gravitaciji daju podatke za gravitacionu mapu.
Kako se sateliti kreću svojom orbitom, prvi nailazi na promenu u masi na zemlji uzrokovanu planinom, glečerom i vodenim talasom na velikoj dubini u okeanu. Ova masa će privući prvi satelit malo bliže sebi pre nego što izvrši uticaj i na drugu letelicu, menjajući malo njihovu međusobnu razdaljinu. Kada prvi satelit pretrpi promenu gravitacionog uticaja na zemlji, malo će usporiti (zbog sile privlačenja) pre nego što prateći satelit prođe isti tretman, ponovo mereći malu promenu njihove međusobne udaljenosti.
Ova fina privlačenja i odbijanja skiciraju sliku mase koja se nalazi ispod njih. Istraživači kažu da će podaci ove misije, koja će koštati 127 miliona dolara od čega 97 miliona dolazi iz budžeta NASA-e a preostalih 30 uključiv i troškove lansiranja iz Nemačke, najpre imati značaj za istraživače okeana i klime. Podaci sa drugih letelica koje koriste radare ili lasere za merenje visine mora, poput Topks-Posejdon satelita, mogu se kombinovati s gravitacionim podacima kako bi se bolje procenila temperatura površine mora koja utiče na vremenske prilike.
BOLJE PROGNOZE: Na primer, ukoliko istraživači primete rast visine mora u Pacifiku, to može biti usled zagrevanja vode i signal da se sprema uragan. Drugi razlog mogu biti vetrovi koji deformišu površinu okeana i guraju velike količine vode, što neće promaći Grejs satelitima. Ovaj dodatni podatak učiniće vremenske i klimatske prognoze preciznijim, smatraju naučnici.
Praćenje gravitacionih promena usled pomeranja mase pomoći će u posmatranju promene debljine i veličine polarnog leda usled globalng zagrevanja.
„Možete utvrditi, na primer, da li se nivo mora podigao zbog veće količine vode kao posledice otapanja ili zbog zagrevanja“, kaže doktor Votkins.
Male promene gravitacije daće podatke i o strukturi Zemljine unutrašnjosti, uključiv i tektonske procese koji nastavljaju da menjaju izgled zemljine površine i pomeraju kontinente.
Prethodna istraživanja otkrila su da je priobalje Indije oblast s nižom gravitacijom, dok je gravitacija nešto veća u Južnom Pacifiku, što je u oba slučaja najverovatnije posledica različite strukture materijala ispod površine.
