NASA відстежила сезонні зміщення центру маси Землі на міліметри

Земля постійно деформується під вагою води, льоду та повітря, через що її центр маси безперервно зміщується залежно від пори року. Дослідники з NASA занепокоєні, що в перспективі це порушить роботу навігаційних систем і знизить точність даних супутникового позиціонування.

На процес впливають заморозки й танення льоду, переміщення океанських вод та зміни атмосферного тиску. У підсумку центр маси планети відхилився від її геометричного центру на кілька міліметрів.

Співавтор дослідження Фелікс Ландерер з Лабораторії реактивного руху NASA зауважує, що ці відхилення можуть видатися незначними, але сучасний світ тримається на високоточних вимірюваннях місцеположення. Супутники рухаються орбітою навколо центру мас Землі, тож найменші зміни відстані між ними та наземними станціями фіксують це зміщення.

Металеві апарати десятиліттями працюють на орбіті, проте точність вимірювань знижує нерівномірний розподіл наземних станцій по поверхні планети. Провідний автор Дональд Аргус із командою розробили новий метод відстеження амплітуди зміщення центру мас на основі надточного супутникового моніторингу. До системи додали дані GPS та інформацію про орбіти низки супутників на низькій навколоземній орбіті, щоб отримати ширший набір цілей для спостережень. Метод також враховує, як маса води та льоду деформує земну кору і як це позначається на наземних станціях.

Вчені відстежили сезонні коливання центру маси й дійшли висновку, що вони зумовлені річними змінами стану океанів, атмосфери та запасів води на континентах. Накопичення снігу в Північній Америці та Євразії сягає піку в березні, зміщуючи центр маси приблизно на 3 міліметри до Північного полюса. За місяць, у квітні, маса дощової води в басейні Амазонки досягає піку в 2400 гігатонн і зсуває центр маси на 2,2 міліметра в бік Південної Америки. Ще через сім місяців, у листопаді, максимум мусонних вод у Південно-Східній Азії становить 600 гігатонн, що дає додатковий внесок у річні коливання.

З серпня по жовтень рівень океанів підвищується за рахунок талих і дощових вод, а центр маси зміщується в бік південної частини Тихого океану. Холодне щільне зимове повітря теж впливає на цей процес: близько 21 грудня центр маси зсувається в бік Аравії, Азії та Північної Африки, а близько 21 червня — у бік Південної Америки та Південної Африки.

Дослідження показало, що центр маси, ймовірно, зміщується на меншу відстань, ніж вважалося раніше. Крім того, вчені підтвердили зміщення географічного Північного полюса: до 2100 року він може відхилитися майже на 27 метрів.

Уточнені дані про рух центру маси важливі для навігації та геодезії: вони дають змогу коригувати орбітальні розрахунки й точність позиціонування, від яких залежать супутникові системи по всьому світу.