Sonda prověří kulatost Země

Ověřování tvaru Země by mohlo na první pohled budit podezření jakoby si snad evropští vědci mysleli, že Země je placatá. To si samozřejmě nemyslí, ale přesto je tvar Země zajímá. Skutečně se nejedná o nějaký aprílový žert, nikdo si už dnes nemyslí, že Země je placka, vždyť o kulatosti naší planety byli přesvědčeni už Aristoteles, Pythagoras nebo Erathostenes.

Vesmírná brambora
Jenomže dnes víme moc dobře, že Země není ani koule, tedy že nemá přesně kulový tvar. Vlivem otáčení je na rovníku širší než na pólech a podobá se spíše rotačnímu elipsoidu. Ani to ale není přesné vyjádření tvaru Země. Protože se na různých místech od tohoto ideálu odchyluje, začalo se jejímu tvaru říkat prostě geoid. Už na středních školách se studenti učí větu, že Země má tvar geoidu. Když si uvědomíme, že řecké slovo "geos" znamená Země, tak se vlastně učí, že "Země má tvar Země."

Země není přesně kulová. Podle měření sond GRACE připomíná spíše bramboru.|foto: NASA

Vědci zkrátka nenašli žádné těleso, ke kterému by se tvar Země mohl přirovnat, a tak vymysleli pojem nový. Ale nemůžeme se jim divit, pokud se to hodně přežene, mohla by se Země kreslit skoro jako brambora. Říkat, že Země má tvar brambory, to jistě sami uznáte je pro naši planetu naprosto nedůstojné.

Výzkum nitra bez jediného vrtu
Nová evropská soda GOCE (Gravity field and Steady-state Ocean Circulation Explorer) vystartuje 10. září a jejím hlavním úkolem bude zjistit zcela přesně tvar Země. Podle výpočtů by to měla dokázat 100krát přesněji, než ho známe dnes. Tunu vážící sonda k tomu bude mít na palubě vysoce citlivé mikroakcelerometry. Ty budou měřit gravitační pole Země, tedy zhruba řečeno, jak moc je sonda přitahována zemskou gravitací. Kde je více hmoty, tam bude sonda přitahována více a kde pod ní bude méně hmoty, tam méně. Touto metodou je možné zkoumat nitro planety, aniž bychom do ní museli vrtat.

Sonda GOCE změří s přesností 1 až 2 cm, jak se liší tvar Země (geoid) od ideálního rotačního elipsoidu|foto: ESA

Sonda bude obíhat Zemi po téměř kruhové dráze ve výšce asi 260 km. Bude při tom systematicky přelétat Zemi poledník po poledníku, aby žádnou část planety nevynechala. Přesnost měření sondy je při tom ohromující. Za dobu dvakrát šesti měsíců získá tak přesná data, že budeme znát tvar geoidu s přesností 1 až 2 cm!

Pomůže i GPS
Pro dosažení takového výsledku je nutné znát v každém okamžiku přesnou polohu sondy. K tomu bude mít na palubě dva přístroje: přijímač signálu GPS a odražeč laserových paprsků. Pomocí amerických družic systému GPS tak bude určení polohy sondy jednoduché, ale pro zvýšení přesnosti bude ještě kombinováno s druhou metodou. Po Zemi je síť stanic sledujících polohy družic a ty na ně vysílají laserové paprsky. Doba, za kterou se laser od sondy odrazí a vrátí zpět do stanice je přímo úměrná vzdálenosti sondy. Spojení laserového měření a GPS navigace zvýší přesnost sondy až na uvedených 1 až 2 cm.

Sonda GOCE na oběžné dráze Země|foto: ESA

Vědecké cíle
Změření přesného tvaru Země je pro veřejnost asi nejzajímavější informace, ale není to jediný úkol sondy. Přesné změření gravitačního zrychlení umožní zkoumat jeho vliv na globální procesy. Vědci pak budou hledat především tyto souvisloti:
1. Jaký vliv má gravitační zrychlení na cirkulaci vody v oceánech
2. Jaké je rozložení magmatu pod sopkami, k jakým pohybům dochází a kde hrozí nebezpečí zemětřesení
3. Jak se mění výška hladin oceánů
4. Jaká je tloušťka a hmotnost polárních ledových oblastí

Jaký vliv má gravitační zrychlení na cirkulaci vody v oceánech? Odpověď přinese sonda GOCE.|foto: ESA

Česká účast
Čeští vědci z Astronomického ústavu AV ČR reagovali na výzvu Evropské kosmické agentury z roku 2006 a navrhli tři možná využití dat sondy GOCE. Všechny návrhy byly přijaty a tím nejzajímavějším je asi odhalování skrytých impaktních kráterů. Na Zemi je známo celkem 175 meteoritických kráterů, ale některé z nich nejsou na povrchu vůbec vidět. Objeveny byly až díky gravimetrickým měřením v souvislosti s těžbou ropy. Sonda GOCE má potenciál objevit další skryté krátery. Čeští vědci pod vedením Doc. Jaroslava Klokočníka zatím provádí simulace, jak asi může vypadat v naměřených datech signál způsobený kruhovitým útvarem na povrchu Země. Testovací oblastí je pro ně znýmý kráter Chicxulub na Yukatánu.

Sonda GOCE bude gravitační pole Země měřit současně šesti senzory|foto: ESA

Start 10. září
Sonda má odstartovat z ruského kosmodromu Plesetsk ve středu 10. září odpoledne. Let sondy na oběžné dráze bud řízen z letového střediska v německém Darmstadtu a data bude družice posílat do pozemních stanic ve Švédsku a Norsku. Zpracování a archivace dat bude probíhat v jednom z center ESA v Itálii. Účast řady evropských států a 45 firem ukazuje, jak důležitá je sonda GOCE. Snad se start podaří, všechny přístroje budou fungovat a budeme tak brzy znát přesný tvar planety Země. Start sondy GOCE můžete sledovat na internetové televizi Evropské kosmické agentury.

Letové středisko sondy GOCE v německém Darmstadtu|foto: ESA

Informace o české účasti na GOCE
Stránka ESA věnovaná sérii družic na sledování Země Informační video o sondě GOCE