Японское землетрясение сместило орбиты гравитационных спутников

Землетрясение Тохоку, поразившее Японию 11 марта, изменило гравитационное поле Земли так, что повлияло на орбиты спутников.

Это говорит о том, что землетрясение было сильнее и глубже, чем показали земные инструменты.

Речь идёт о космических аппаратах-близнецах GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment, «Эксперимент по изучению климата и гравитационных возмущений»), которые летают в 220 км друг от друга по полярной орбите примерно в 500 км над Землёй. Задача миссии заключается в составлении карты гравитационного поля планеты. Спутники выполняют её, контролируя влияние мельчайших изменений поля на свои траектории и расстояние между зондами.

Гравитационное поле Земли меняется всякий раз, когда происходит перераспределение массы на её поверхности. Это может быть результатом снегопада, наводнения, таяния ледяных шапок - или землетрясений.

Шинчан Хан из Центра космических полётов им. Годдарда (НАСА, США) и его коллеги уже изучали эффекты двух предыдущих мегатолчков - Суматранско-Андаманского землетрясения 2004 года и прошлогоднего чилийского. За время существования спутников GRACE (их запустили в 2002 году) только эти катаклизмы оказали измеримое влияние на орбиты спутников. Тохоку стало третьим.

На этот раз учёные смогли показать, что нарушение спутниковых орбит можно использовать для независимой оценки мощности и эпицентра землетрясения наряду с данными сейсмографов и GPS-измерений.

Исследователи вычислили, как изменилась скорость относительного движения двух спутников, когда они проходили над областью катаклизма. GRACE записывают вариации гравитационного поля, связанные и с другими процессами, но эти изменения фонового сигнала происходят в бóльших временных масштабах, чем землетрясения.

Выяснилось, что скорость, с которой менялось расстояние между двумя спутниками GRACE, была в два раза выше в течение месяца после землетрясения, чем за месяц до этого.

Затем учёные построили несколько моделей землетрясения с помощью данных сейсмографов и GPS-приборов, дабы оценить, какой была бы скорость изменения диапазона дальности, если бы на неё повлияло землетрясение. Оказалось, что лучше всего то, что произошло, объясняет землетрясение в нижней коре магнитудой 9,1, тогда как землетрясение Тохоку, по показаниям наземных датчиков, имело место в верхней части коры и обладало мощностью 9,0.