Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pro někoho zbytečný šum, pro nás užitečný zdroj informací. I tak se dá dívat na data získaná trojicí evropských satelitů Swarm na nízké oběžné dráze Země. Přesná měření časových změn geomagnetického pole dlouhodobě využívá tým dr. Jakuba Velímského z Katedry geofyziky MFF UK. Úkolem českých vědců, zapojených do evropského projektu Swarm DISC, je vytvořit trojrozměrný model elektrické vodivosti zemského pláště.
Elektrická vodivost je důležitým geofyzikálním parametrem, který je svázán s teplotním, chemickým a mineralogickým stavem zemského pláště. Její studium představuje jednu z cest, jak lépe porozumět dějům, které probíhají v hlubinách naší planety.
Tradiční metodou, která umožňuje zjišťovat rozložení elektrické vodivosti v hlubokých partiích Země, je elektromagnetická indukce. Elektromagnetické vlny, které vznikají v magnetosféře, ionosféře i v zemských oceánech, jsou při průniku do zemského nitra utlumovány a velikost tohoto útlumu závisí právě na rozložení elektrické vodivosti.
„Naši planetu a děje v jejím nitru můžeme zkoumat jen omezeným množstvím fyzikálních metod. Patří sem například seismická tomografie, analýza gravitačního pole, detekce geoneutrin či rozbor vyvřelin. Právě studium elektrické vodivosti, která má velkou citlivost na chemické složení, například obsah vody, přináší cenné informace, které doplňují ostatní geofyzikální metody,“ upřesňuje dr. Jakub Velímský, jenž se podílí na projektu Swarm DISC Evropské kosmické agentury (ESA).
Metoda elektromagnetické indukce funguje na různých časových a prostorových měřítkách daných přírodními zdroji vln. Ty určují hloubku průniku vlny a tím i citlivost dat na rozložení vodivosti v různých partiích.
„Dosud jsme pracovali se zdroji v magnetosféře, především s elektrickými proudy souvisejícími s geomagnetickými bouřemi a iniciovanými sluneční aktivitou. Tyto signály jsou citlivé na vodivost ve svrchních částech spodního pláště, tedy v hloubkách 700-1400 km. Sestavili jsme trojrozměrný model elektrické vodivosti, který nyní připravujeme k publikaci,“ přibližuje dr. Velímský. V další fázi projektu se vědci chtějí zaměřit na jiné přírodní zdroje vln – ionosféru a oceánské slapy. „Tyto vlny s denní nebo půldenní periodou nám poskytnou obraz vodivosti ve svrchním plášti, do hloubky přibližně 500 km.“
Zachytit správný signál
Tým z Matfyzu má k dispozici vlastní software, složité výpočty probíhají na nejvýkonnějších superpočítačích, například ve výpočetním centru IT4I v Ostravě.
Nejtvrdším oříškem je však výběr těch „správných“ signálů z naměřených dat. Změřené magnetické pole je totiž výsledkem několika geofyzikálních procesů. Dominuje jim tzv. hlavní pole, které vzniká procesem magnetokonvekce v zemském jádře. Další příspěvky mají svůj původ v magnetizaci kůry, v ionosféře a v magnetosféře. K extrakci jednotlivých složek se využívají jejich známé časoprostorové charakteristiky, například slapové frekvence. „Nesmíme však zapomenout, že satelity neměří na jednom místě, ale pohybují se rychlostí cca 7,6 km/s po polárních orbitách. Pro kolegy, zabývající se například studiem hlavního pole, představují naše signály nechtěný šum a snaží se je ve svých analýzách odstranit. A stejně to funguje i naopak,“ říká dr. Velímský.
Satelity Swarm byly na oběžnou dráhu vypuštěny v listopadu roku 2013. Mise byla původně plánována na čtyři roky, ale už nyní je schváleno její prodloužení do roku 2021. Pokud se budou Alfa, Bravo a Charlie nadále těšit dobrému zdraví, lze očekávat, že jejich pozorování pokryje celý jedenáctiletý solární cyklus, a vědci tak budou mít zajištěn další přísun cenných dat.
autor: Karolína Šolcová
Převzato z Matfyz.cz.
