Tyngdefeltkart avslører at Jorden buler ut

Det ligner aller mest en klump trolldeig, men denne fargesprakende gjenstanden er faktisk den hittil mest nøyaktige digitale modellen av Jordens tyngdefelt, sier forskere.

Tyngdefeltkartet, som ble offentliggjort i forrige uke og viser den såkalte geoiden, er fremstilt av den europeiske romfartsorganisasjonen ESAs satellitt GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer).

Jorden er ikke jevn

De fleste av oss ser stort sett for oss Jorden som en relativt jevn kule. Men stoffet er ikke jevnt fordelt på Jordens overflate, og vannmassene er hele tiden i bevegelse som følge av vind og strømforhold.

Ved å avbilde Jordens tyngdefelt istedenfor det fysiske utseendet viser geoiden formen som det gjennomsnittlige havnivået ville ha hvis det på en eller annen måte kunne fordeles over hele Jordens overflate, forteller John Wahr, som er geofysiker ved University of Colorado i USA.

"Når folk sier at Denver ligger 1609 meter over havet, mener de egentlig at den ligger 1609 meter over geoiden," forklarer John Wahr i en e-post.

Se en animasjon av geoiden i bevegelse

GOCE samler inn data

GOCE ble skutt opp av den europeiske romfartsorganisasjonen i mars 2009 i en lav polar bane, der den kretser ca. 255 km over Jordens overflate.

Siden da har fartøyet brukt sitt arsenal av svært følsomme tyngdekraftsensorer til å kartlegge variasjoner i Jordens tyngdefelt og har samlet inn data gjennom tusenvis av baneomløp.

Den resulterende geoiden kan brukes av geofysikere til å finne frem til detaljer om Jordens indre oppbygning, sier Michael Watkins, som er geodet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i California i USA.

Tyngdefeltkartene er også viktige for oseanografer, fordi vind og strøm får vann til å hope seg opp enkelte steder, mens det andre steder blir trukket vekk.

"Hvis man på en eller annen måte kan kartlegge havoverflaten (f.eks. ved hjelp av høydemålinger med satellittradar) og så ta forskjellen mellom denne overflaten og geoiden, kan man ... bestemme retningen og styrken til havstrømmer," sier John Wahr ved University of Colorado.

"Jo bedre geoiden er, desto bedre kan man gjøre dette."

Ny geoide et "øyeblikksbilde" av tyngdefeltet

Selv om John Wahr og Michael Watkins ikke er en del av GOCE-teamet, arbeider de med en tilsvarende NASA-satellitt ved navn GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Dette fartøyet går i en høyere bane og produserer mindre detaljerte kart over Jordens tyngdefelt.

Det GRACE mangler i oppløsning, kompenserer den for med aktualitet, og det gjør NASA i stand til å følge forandringer i Jordens tyngdefelt som følge av bevegelige vannmasser eller smeltende isbreer.

"GOCE er et høyoppløselig øyeblikksbilde av tyngdefeltet," sier Michael Watkins fra JPL i en e-post. "GRACE er en film i middels høy oppløsning."

De to supplerer hverandre, mener han, for jo bedre vi kjenner "øyeblikksbildet", desto mer nøyaktig kan vi finne forandringer når vi ser på filmen.

Ved å studere geoiden kan vi blant annet få en bedre forståelse av tektoniske prosesser, f.eks. de som var en del av det ødeleggende jordskjelvet i Japan forrige måned, sier Michael Watkins.

"Store jordskjelv flytter store nok masser til å endre tyngdefeltet," sier han, "og de endringene kan fortelle oss mer om jordskjelvets mekanisme og hvor mye massen ble forskjøvet og hevet, spesielt i områder ute i havet der det er vanskelig å observere [jordskorpen] direkte."