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测地之箭——明察秋毫的GOCE 卫星  

2008-05-16 12:57:59|  分类: 杂志文章先睹为快 |  标签: |举报 |字号 订阅

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测地之箭——明察秋毫的GOCE 卫星 - 《新知客》杂志 - 新知客

 

作为欧洲航天局2008 年的10大任务之一,GOCE 卫星于5月发射。它将测量地球的重力场,将大地水准面的误差限制在1 2 厘米。届时我们将有一个新的基准面,世界各地的海拔高度都将被重新定义。

 

在推迟了4年之后,20085 月,被欧洲航天局寄予厚望的一颗卫星终于发射了。距离地球250 公里的高空将会出现一个箭形的物体。未来长达20 个月的时间里,这支“箭”会在轨道上一直工作,然后失去动力,在大气层中坠落,烧毁殆尽。这颗形状特殊的卫星就是对地观测的科学家们期盼已久的“GOCE”,全称是“地球重力场及静态洋流探索者”(Gravity field and steady-state OceanCirculationExplorer )。它将为人们提供有关一个星球内部运行状况的关键数据。

 

弄潮地球重力场

顾名思义,GOCE 的主要任务是测度地球重力场的分布情况。有人也许会问:重力场还分布?中国和英国的苹果难道不都是往下掉吗?事实上,地球并不是一个完美的球体,地球重力场也不是那么平坦。对于普通人来说,这样的不均匀根本感觉不到,然而对于进行大地测量的专家们来说,这个问题就重要了。比如,珠穆朗玛峰到底有多高,是8848 还是8850 ?为了进行精确的测高,就必须知道一个标准的基准面。位于青岛的观象台上有一座石屋,屋内深埋着一颗玛瑙。这颗玛瑙有点特殊,它的上表面就是“中国国家水准原点”,中国任何地方的海拔高度,都是以这个点为基点算起的。GOCE 的目的,就是为了将这个基准面测定得更加精确,精度要能够达到1 2 厘米

远在300年前,巴黎天文台已经通过天文方法证实了牛顿的猜想:地球不是完美的球体,而是赤道隆起,两极略扁的椭球体。地球的形状,山脉或海洋分布,地球各层物质的不均匀性,密度差别等等因素都会影响地球重力场的分布。假如你做一次精确的物理实验,就会发现你所在地方的重力加速度,十有八九不是教科书上告诉你的9.8 / 2,而是有些偏大或者偏小,原因就是这种不均匀性的存在。

过去,人们测量地球重力场的方式有陆地、海洋和航空测量,并且已经积累了大量的数据资料,科学家们据此建立了一个地球的数字模型。然而这些传统方式获得的数据还是不够准确。

2006 9 月,欧洲航天局为它的“实时地球计划”(The Living Planet Programme)宣布了一个新的科学战略。新战略的意图,是要更好地了解地球系统以及人类活动对地球系统产生的影响。为了支撑这个战略,欧洲航天局提出了一系列远大的目标,并准备发射12 个探测器,其中就包括原计划于当年发射的GOCE 卫星。

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