Corrientes de la superficie del océano simuladas de alta resolución como se esperaba de la misión SKIM candidata a Earth Explorer 9 de la ESA. El satélite llevaría un novedoso altímetro de radar multihaz de barrido amplio para medir las corrientes de la superficie del océano. Singularmente, utiliza una técnica Doppler, que ofrece mediciones más directas que los altímetros de satélite convencionales. Estas nuevas mediciones mejorarían nuestra comprensión de la dinámica de la superficie oceánica vertical y horizontal sobre el océano global cada pocos días. Esto conduciría a un mejor conocimiento de cómo interactúan el océano y la atmósfera, por ejemplo, cómo se arrastra el dióxido de carbono atmosférico al océano. Crédito:ESA
La masa se redistribuye constantemente alrededor de nuestro planeta, como la atmósfera de la Tierra, los océanos y otros cuerpos de agua sobre y debajo de la superficie se derriten, cambiar y revolver. Esta redistribución de masas altera el centro de gravedad de la Tierra, lo que a su vez acelera y ralentiza el giro del planeta, y por tanto la duración del día, además de cambiar la orientación de su eje de giro. Estos cambios en el giro y la orientación de la Tierra ocurren en escalas de tiempo relativamente cortas de días y semanas, y amenazar la comunicación entre estaciones terrestres y misiones en órbita y en todo el sistema solar.
La ESA está trabajando en su propio algoritmo para predecir la orientación de la Tierra con extrema precisión. Las primeras pruebas muestran que el nuevo algoritmo de la ESA supera a los que se utilizan hoy en día de proveedores externos, marcando un paso importante para garantizar el acceso independiente de Europa al espacio.
Las fuerzas en juego cambiando el día
Fuerzas gravitacionales externas, predominantemente del sol y la luna, están actuando constante y previsiblemente en nuestro planeta. Mientras que la enorme gravedad del sol mantiene a la Tierra en órbita, el suave tirón de la luna tiene, durante miles de millones de años, redujo drásticamente su giro, aumentando la duración de un día en la Tierra.
Cuando la Tierra se formó por primera vez, un día tenía entre seis y ocho horas de duración y un año habría consistido en más de 1000 amaneceres y atardeceres.
Mas cerca de casa, hay fuerzas en juego que tienen efectos mucho más rápidos e impredecibles. Terremotos, vientos atmosféricos, corrientes oceánicas, y notablemente incluso la propia actividad humana, todos actúan a menudo e impredeciblemente para redistribuir la masa alrededor del planeta, alterando la velocidad del giro de la Tierra y la orientación de su eje de giro.
Conservación de momento
La 'conservación del momento angular' es una ley de la física que explica por qué una patinadora artística girando con los brazos extendidos, puede acelerar de repente tirando de sus brazos hacia su cuerpo.
Un fenómeno raramente visto:la atmósfera de la Tierra dobla la luz de la Luna llena comprimiéndola. Crédito:NASA
El giro de la Tierra también se ve afectado por la distribución del peso alrededor del planeta. Terremotos, notablemente, acelerar el giro de nuestro planeta en un instante, reordenando la materia a través de la corteza y el manto superior, aumentando de forma pequeña pero no despreciable la duración del día.
En 2011, Un terremoto de magnitud 9,0 sacudió Japón, que trágicamente se cobró miles de vidas y provocó daños incalculables. Durando seis minutos, también acortó la duración del día en 1,8 microsegundos (un microsegundo =una millonésima de segundo) y desplazó la posición del "eje de la figura" de la Tierra, una línea imaginaria alrededor de la cual se equilibra la masa del mundo, unos 17 cm. (El eje de la figura es el eje de balance de masa de la Tierra, mientras el eje de giro se tambalea a su alrededor.)
También se están produciendo efectos mucho mayores causados por los vientos atmosféricos y las corrientes oceánicas, así como el derretimiento de los glaciares y los casquetes polares. A medida que el hielo se derrite o se rompe en el océano, el nivel del mar sube y la masa de la Tierra se redistribuye por lo que está más cerca de este eje central, acortando la duración del día.
Tales cambios no son nada de qué preocuparse, imperceptible para nuestro día a día. Pero cuando se trata de volar una nave espacial a través del espacio profundo, o mantenerse sincronizado con los satélites en órbita, Estos pequeños cambios pueden significar la diferencia entre encontrar y perder su misión.
Mantener las misiones de la ESA
Para volar misiones de la ESA, la Agencia depende de los llamados parámetros de orientación de la Tierra (EOP), que describen las irregularidades en la rotación del planeta. Si no los conoces, tienes un problema real.
“Nuestras estaciones terrestres están en comunicación con naves espaciales interplanetarias a millones de kilómetros de distancia. Deben apuntar con extrema precisión para apuntar a estos objetos relativamente pequeños, "explica Werner Enderle, Jefe de la Oficina de Apoyo a la Navegación de la ESA con sede en el Centro de Operaciones ESOC de la Agencia en Darmstadt, Alemania.
"Un grado en la Tierra equivale a miles de kilómetros en el espacio, de modo que, si no dispone de valores precisos para la orientación de la Tierra, puedes quedarte muy lejos ".
Obtener estos parámetros requiere una gran cantidad de trabajo analizando los efectos acumulativos del clima, cambio climático y actividad geológica. Debido a que estos sistemas son tan complejos, actualmente podemos calcular los cambios en la orientación de la Tierra en escalas de tiempo relativamente cortas, semanas y meses por delante.
Un mapa del desplazamiento del terreno basado en el radar de apertura sintética avanzada Envisat de los terremotos que azotaron Japón a partir del 11 de marzo de 2011. El mapa se deriva de un interferograma generado por INGV utilizando datos adquiridos el 19 de febrero y el 21 de marzo de 2011 en la pista 347. El El mapa muestra una gran parte del campo de desplazamiento de la superficie. El desplazamiento máximo a lo largo de la línea de visión (del satélite) alcanza aproximadamente 2,5 m en relación con un punto de referencia dentro de toda la franja del marco ubicada cerca del límite sur. Crédito:Basado en datos de la ESA - The Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (S. Stamondo, M. Chini y C. Bignami)
La ESA determina la orientación de la Tierra
En la actualidad, Estos parámetros vitales son proporcionados por el Observatorio Naval de los Estados Unidos (UNSO), basado en contribuciones de instituciones de todo el mundo, incluida la ESA. Sin embargo, La ESA está trabajando para determinar sus propios valores de EOP, garantizar el acceso independiente de Europa al espacio y eliminar la dependencia de un proveedor externo. Estos valores de orientación, calculado por un equipo de la Oficina de Soporte de Navegación, estará disponible gratuitamente en otoño de este año.
La herramienta estima y predice la orientación y la rotación de la Tierra con hasta 90 días de anticipación utilizando mediciones basadas en el espacio de los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) y el rango de láser satelital, entre otros. un área en la que la oficina tiene una gran experiencia.
"Nuestro algoritmo utiliza condiciones atmosféricas y meteorológicas, actividad sísmica, la velocidad a la que están subiendo los niveles del mar y el hielo de la Tierra se está derritiendo y una serie de otras variables, todos los cuales interactúan de formas complejas y difíciles de predecir, "explica Erik Schoenemann, Ingeniero de Navegación en ESOC que lidera el proyecto.
"Es fácil dar por sentados estos valores, pero toda la actividad de los vuelos espaciales depende de ellos y se requiere una gran cantidad de trabajo para conseguirlos. Estamos muy contentos de tener ahora nuestra propia fuente de estos datos, asegurando nuestra capacidad para realizar misiones complejas en diferentes órbitas y recibir los datos increíbles que envían a casa ".
Hasta aquí, Las primeras pruebas muestran que el nuevo algoritmo de la ESA supera significativamente a los que se utilizan actualmente, marcando un paso importante para garantizar el acceso independiente de Europa al espacio.
