เครดิตรูปภาพ: ESA
เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สั่นสะเทือนในอลาสกาเมื่อหนึ่งปีก่อนมันก็ทำให้บรรยากาศของโลกสั่นไหว บรรยากาศรอบนอกโลกเริ่มต้นที่ 75 กม. และสูงถึง 1,000 กม. และขยายการรบกวนใด ๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นดินด้านล่าง - การรบกวนหนึ่งมิลลิเมตรบนพื้นดินอาจกลายเป็นความผันผวน 100 เมตรที่ระดับความสูง 75 กม. สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีเครื่องมือใหม่ในการติดตามการเกิดแผ่นดินไหวทั่วโลก
แผ่นดินไหวรุนแรงที่ถล่มทางหลวงในอลาสกาทำให้ท้องฟ้าสั่นสะเทือนและพื้นดินการศึกษาที่ได้รับการสนับสนุนจาก ESA ได้รับการยืนยันแล้ว
ความจริงนี้สามารถช่วยปรับปรุงเทคนิคการตรวจจับแผ่นดินไหวในพื้นที่ที่ไม่มีเครือข่ายแผ่นดินไหวรวมถึงพื้นมหาสมุทร
ทีมจาก Institut de Physique du Globe de Paris และ California Institute of Technology ประสบความสำเร็จในการใช้กลุ่มดาวเทียม Global Positioning System (GPS) เพื่อทำแผนที่การรบกวนในบรรยากาศรอบนอกสุดสัปดาห์ที่ 7.9 ในเดนาลีรัฐอะแลสกา
บทความของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์ Geophysical Research Letters การวิจัยได้ดำเนินการในการสนับสนุนโครงการนำร่องการประยุกต์ใช้สภาพอากาศของ ESA เพื่อพัฒนาระบบการตรวจสอบสภาพพื้นที่ที่มีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก
บรรยากาศรอบนอกเป็นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยอนุภาคประจุไฟฟ้าที่ปกคลุมโลกระหว่างระดับความสูงประมาณ 75 ถึง 1,000 กม. มีความสามารถโดดเด่นในการรบกวนคลื่นวิทยุที่แพร่กระจายผ่านมัน
ในกรณีพิเศษของสัญญาณนำทาง GPS ที่ได้รับบนโลกจากการโคจรของดาวเทียมความผันผวนในบรรยากาศรอบนอก? ที่รู้จักกันในชื่อ 'ionospheric scintillations' - มีโอกาสที่จะทำให้เกิดความล่าช้าของสัญญาณข้อผิดพลาดในการนำทางหรือในบางกรณีที่มีการปิดบริการนานหลายชั่วโมงในบางพื้นที่
แต่ในขณะที่การรบกวนดังกล่าวอาจเป็นความไม่สะดวกสำหรับผู้ใช้จีพีเอสธรรมดา แต่มันก็เป็นประโยชน์สำหรับนักวิทยาศาสตร์ ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กลงมากในเวลาการส่งสัญญาณ GPS - เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในท้องถิ่นเมื่อสัญญาณผ่านบรรยากาศรอบนอก - นักวิจัยมีปลายนิ้วของพวกเขาในการทำแผนที่ความผันผวนของไอออน
ทีมฝรั่งเศสและสหรัฐอเมริกาใช้เครือข่ายหนาแน่นของเครื่องรับ GPS คงที่หลายร้อยเครื่องทั่วแคลิฟอร์เนีย เดิมเครือข่ายเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อวัดการเคลื่อนไหวของภาคพื้นดินขนาดเล็กเนื่องจากกิจกรรมทางธรณีวิทยา แต่พวกเขายังสามารถนำไปใช้ในการพล็อตโครงสร้างไอโอโนสเฟียร์ในสามมิติและในรายละเอียด
จากนั้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหว Denali เมื่อวันที่ 3 พฤศจิกายน 2545 ทีมมีโอกาสที่จะใช้เทคนิคนี้เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติพิเศษอื่นของบรรยากาศรอบนอกโลกความสามารถในการทำงานเหมือนเครื่องขยายคลื่นธรรมชาติที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวโลก
คลื่นไหวสะเทือนแบบแผ่นดินไหวมีหลายแบบที่เคลื่อนย้ายพื้นดินในช่วงแผ่นดินไหวขนาดที่ใหญ่ที่สุดและคลื่นที่เคลื่อนไหวส่วนใหญ่เรียกว่าคลื่น Rayleigh คลื่นประเภทนี้กลิ้งไปตามพื้นดินขึ้นและลงและจากด้านหนึ่งไปอีกด้านในลักษณะเดียวกับที่คลื่นเคลื่อนตัวไปตามมหาสมุทร
การวิจัยก่อนหน้านี้ได้สร้างคลื่นกระแทกจากคลื่น Rayleigh ซึ่งก่อให้เกิดการรบกวนขนาดใหญ่ในบรรยากาศรอบนอก การเคลื่อนที่แบบจุดสูงสุดถึงยอดหนึ่งมิลลิเมตรที่ระดับพื้นดินสามารถตั้งค่าการแกว่งได้มากกว่า 100 เมตรที่ระดับความสูง 150 กม.
สิ่งที่ทีมสามารถทำตามแผ่นดินไหว Denali ได้คือการตรวจจับคลื่นที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเคลื่อนที่ผ่านไอโอสเฟียร์ “ การใช้เครือข่ายทำให้เราสามารถสังเกตการแพร่กระจายของคลื่น” Vesna Ducic ผู้ร่วมเขียนอธิบาย “ เราสามารถแยกสัญญาณคอนเทนต์อิเลคตรอนขนาดเล็กทั้งหมดออกจากคอนเทนต์อิเลคตรอนที่มีขนาดใหญ่มาก ๆ
ทีมสำรวจสัญญาณขนาดใหญ่กว่าระดับเสียงสองถึงสามเท่ามาถึงประมาณ 660 ถึง 670 วินาทีหลังจากการมาถึงของคลื่น Rayleigh บนพื้น และเนื่องจากดาวเทียม GPS ประมาณ 6 ดวงสามารถมองเห็นได้จากเครื่องรับภาคพื้นดินทุกเครื่องพวกเขาสามารถคำนวณความสูงของการก่อกวนสูงสุดได้หรือไม่ ประมาณ 290 ถึง 300 กม.
สัญญาณอ่อนแอและสุ่มตัวอย่างทุก ๆ 30 วินาทีโดยมีความละเอียดสูงสุด 50 กม. และอัตราเสียงรบกวนสูงโดยรวม แต่สัญญาณไอโอออสเฟียร์ที่สังเกตเห็นนั้นมีรูปแบบที่ชัดเจนสอดคล้องกับแบบจำลองพฤติกรรมการเกิดแผ่นดินไหว ความหวังก็คือเทคนิคนี้สามารถปรับปรุงได้ในอนาคตและใช้ในการตรวจจับการเกิดแผ่นดินไหวในพื้นที่ที่ไม่มีเครื่องตรวจจับการสั่นสะเทือนเช่นมหาสมุทรลึกหรือใกล้เกาะ
“ ในกรอบกาลิเลโอเราวางแผนที่จะพัฒนาการวิจัยนี้? Ducic กล่าว “ กาลิเลโอจะเพิ่มจำนวนดาวเทียมเป็นสองเท่าดังนั้นจะช่วยให้แผนที่ของไอโอโนสเฟียร์มีความแม่นยำมากขึ้น เราสามารถคาดการณ์ได้ว่ายุโรปจะพัฒนาเครือข่ายหนาแน่นของสถานีกาลิเลโอ / GPS ที่จะมีส่วนร่วมในการตรวจสอบปรากฏการณ์เหล่านี้
“ ESA ร่วมกับกระทรวงการวิจัยของฝรั่งเศสและ CNES ได้ตัดสินใจที่จะจัดหาเงินทุนสำหรับโครงการก่อนการดำเนินงานที่เรียกว่า SPECTER - บริการและผลิตภัณฑ์สำหรับเนื้อหาอิเล็กโทรสเฟียร์อิเล็กทรอนิกส์และดัชนีหักเห Tropospheric ทั่วยุโรปจาก GPS - อุทิศให้กับการทำแผนที่ความละเอียดสูง บรรยากาศรอบนอกโลก เราจะทำแผนที่เหนือยุโรปและแคลิฟอร์เนีย
“ การสืบสวนเหล่านี้จะสนับสนุนหน่วยงานอวกาศของฝรั่งเศส CNES? DEMETER (การตรวจจับการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากพื้นที่แผ่นดินไหว) ที่จะเปิดตัวในปี 2004 และอุทิศให้กับการตรวจจับในบรรยากาศของสัญญาณคลื่นไหวสะเทือนภูเขาไฟและที่มนุษย์สร้างขึ้น กิจกรรม ESA เหล่านี้จะดำเนินการในกรอบของโครงการนำร่องการประยุกต์ใช้สภาพอากาศในอวกาศ”
โครงการนำร่องสภาพอากาศแอปพลิเคชั่นเป็นความคิดริเริ่มของ ESA ซึ่งได้เริ่มพัฒนาบริการที่มุ่งเน้นการใช้งานที่หลากหลายโดยอิงตามการตรวจสอบสภาพอากาศในอวกาศ
บริการร่วมที่ได้รับการสนับสนุนภายใต้การพัฒนาซึ่งโครงการนี้เป็นหนึ่งเดียวยังรวมถึงการพยากรณ์การหยุดชะงักของระบบไฟฟ้าและการสื่อสารและการแจ้งเตือนล่วงหน้าแก่ผู้ประกอบการยานอวกาศของอันตรายที่นำเสนอโดยกิจกรรมแสงอาทิตย์และสภาพอากาศในอวกาศที่เพิ่มขึ้น ความหวังคือการให้บริการการตรวจวัดคลื่นไหวสะเทือนแบบแผ่นดินไหวที่ใช้การวัดแบบอิออนของบรรยากาศในอนาคตอาจช่วยเสริมทรัพยากรที่มีอยู่ในยุโรปและที่อื่น ๆ ในอนาคต
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าว ESA
