Cum se poate studia campul gravitational al Pamantului? Cel mai recent proiect de acest fel este al Agentiei Spatiale Europene si se numeste GOCE (Gravity field and steady state ocean circulation explorer). A fost lansat in 17 martie 2009 si se va roti in jurul Pamantului pe o orbita relativ joasa, la 250 km altitudine. Timp de doi ani, GOCE va aduna date stiintifice despre campul gravitational al Pamantului. Dar de ce este important acest lucru? Ce fel de masuratori va face GOCE si la ce ne ajuta ele?
De ce ne intereseaza?
In 1687, o carte destul de obscura, scrisa in latina si plina de demonstratii geometrice greu de urmarit punea bazele fizicii moderne. Se numea Principiile matematice ale filosofiei naturale.
Autorul, un destul de cunoscut si de excentric matematician de la Cambridge, Isaac Newton, sustinea ca poate sa demonstreze cum ca orice doua obiecte din univers se atrag cu o forta invers proportionala cu patratul distantei si direct proportionala cu masa. Legea atractiei universale l-a propulsat pe autorul cartii printre primii filosofi ai naturii din Europa, iar astazi se invata la scoala.
) |
| Isaac Newton, pictat de G. Keller (1702) Foto: Newton Project |
 |
Sau, in limbajul de astazi, care este motivul pentru care un obiect captat in campul gravitational al Pamantului (un meteorit, sa spunem) cade pe suprafata acestuia. De ce are Pamantul un camp gravitational? Si cum arata acesta?
Cum studiem campul gravitational
In teoria lui Isaac Newton, forta de atractie exercitata de un corp este proportionala cu masa acestuia si reprezinta un fel de suma pe toate particulele din care este compus un anumit obiect ceresc.
Doar ca nu stim si nu avem nici un mod de a afla din ce sunt alcatuite, de fapt, corpurile, cum stau partile lor impreuna, care este teoria materiei si, deci, din ce elemente se compune forta de atractie.
A doua editie a Principiilor matematice ale filosofiei naturale se incheie oarecum misterios cu un text numit General Scholium. In el, Isaac Newton construieste un foarte frumos discurs asupra limitelor cunoasterii omenesti. Asa cum un orb nu poate avea nici un fel de idee asupra culorii - scrie Newton - mintea umana nu poate sti care este natura lui Dumnezeu, sau... care este natura corpurilor. Motiv pentru care, atunci cand vorbeste de teoria sa, Newton sustine ca a oferit doar forma "matematica" a fortelor despre a caror cauze inca nu putem spune nimic.
Cum se poate insa studia campul gravitational al Pamantului? Astazi, facem asta (si) cu ajutorul masuratorilor de precizie obtinute de la sateliti. Cel mai recent proiect de acest fel este al Agentiei Spatiale Europene si se numeste GOCE (Gravity field and steady state ocean circulation explorer). A fost lansat in 17 martie 2009 si se va roti in jurul Pamantului pe o orbita relativ joasa, la 250 km altitudine. Timp de doi ani, GOCE va aduna date stiintifice despre campul gravitational al Pamantului.
GOCE: program de functionare
Cum functioneaza insa un asemenea aparat? Mirel Barlan, de la Observatorul astronomic din Paris:
) |
| Satelitul GOCE-masurarea campului gravitational Foto: ESA |
|
Datele stiintifice trimise de satelit vor fi receptionate cu antenele instalate in Kiruna (Suedia) si Svalbard (Norvegia). Instrumentatia la bord a satelitului este alcatuita din 9 gradiometre (instrument alcatuit din sase captori de camp izolati termic, aflati intr-o structura rigida si stabila, ce permite masurarea anumitor componente ale campului gravific terestru) si 6 accelerometre ce permit masuratori ale suprafetei cu precizie de oridinul centimetrului.
Se preconizeaza obtinerea de rezultate care sa aiba rezolutie spatiala mai mica de 100 km. Masuratorile efectuate vor permite detectarea de anomalii gravitationale de 1.000.000 de ori mai mici ca acceleratia gravitationala masurata la suprafata Pamantului. Satelitul este prevazut cu 12 receptoare (in doua benzi de frecventa) GPS, pentru o pozitionare ideala in spatiu. Suprafata satelitului mai contine un sistem de retro-reflectoare ce permit
ca satelitul sa fie pozitionat foarte exact de la sol prin intermediul fasciculelor laser."
Deocamdata GOCE este in perioada de testare, timp de doua luni. Cam din luna mai va incepe sa produca date stiintifice. Dar ce fel de date? Si, in general, de ce este important sa studiem de aproape Pamantul?
In ciuda celor peste 300 de ani de astronomie de la Newton si pana la noi, sunt inca o serie de lucruri pe care nu le stim despre campul gravitational al Pamantului. Asa cum Newton intuise foarte bine, campul gravitational depinde de masa corpului care-l genereaza. Dar care masa? Pentru Newton, acest parametru este unul singur (ceea ce numim azi masa inertiala). Dupa Einstein vorbim despre doi parametri: masa gravitationala, si masa inertiala.
) |
| O "harta gravitationala" a Pamantului Foto: ESA |
|
Invers, pornind de la micile variatii detectate putem ajunge sa studiem fizica compozitiei Pamantului, forma si pozitionarea placilor tectonice, evolutia calotelor polare sau dinamica litosferei.
Intrebarile la care va raspunde GOCE
- Fizica Pamantului
- distributia marilor si oceanelor versus placile tectonice
- tectonica placilor
- mecanismele dinamice ale litosferei
- evolutia calotelor polare
Cu alte cuvinte, GOCE este un satelit complex, un laborator de studiu interdisciplinar, interesant pentru geologi, oceanologi, seismologi, biologi, sau specialisti in formarea Sistemului Solar.
Mirel Barlan (Observatorul din Paris) sustine si ca pe termen lung, datele stiintifice vor avea importanta tehnologica si industriala, deoarece vor permite ameliorarea instrumentelor si utilitatilor din viata curenta a omului de rand.
Linkuri interesante:
Mai multe despre proiectul satelitului GOCE gasiti pe pagina European Spatial Agency
Lucruri interesante despre Isaac Newton, personalitatea sa complexa si oarecum misterioasa, manuscrisele sale nepublicate (de matematica, alchimie, teologie, fizica), contextul in care s-a dezvoltat teoria atractiei universale: pe pagina Newton Project
2
6
