Зсув за віссю
Після землетрусу в Японії вісь нашої планети стала героїнею стрічок новин.
Інформагентства повідомляли, що зрушення тектонічних плит призвело до її зсуву. За теоретичними розрахунками італійських учених, на 10 сантиметрів, американських — на 15—17.
Відстежити поводження земної осі не в теорії, а на практиці вдалося радіоастрономам.
Сейсмічна активність і раніше заплановані міжнародні дослідження для визначення параметрів обертання Землі збіглися випадково, надавши фахівцям можливість одержати цінну інформацію про вплив землетрусів на процеси, які відбуваються на планеті. Активну участь у спостереженнях брали вчені Кримської астрофізичної обсерваторії (КрАО), яка має у своєму розпорядженні унікальний комплекс інструментів, що дозволяють проводити вимірювання з точністю 0,2 мм.
— Повідомлення про те, що землетрус у Японії змістив вісь Землі на 15 сантиметрів, необґрунтовані, — уважає заступник директора з наукової роботи КрАО, доктор фізико-математичних наук Олександр Вольвач. — Це розрахункові, теоретичні прогнози. Точні дані ми одержимо приблизно через два місяці — після обробки та аналізу всіх результатів спостережень, у яких одночасно брали участь радіотелескопи, розташовані на різних континентах. Однак попередньо вже зараз можна сказати, що ніяких стрибків положення земної осі 11 березня не було.
Зсуви на суші визначаємо за зірками
Поверхня нашої планети являє собою більше десятка великих тектонічних плит, які рухаються непомітно для нас повільно в різних напрямках. Наприклад, Крим, розташований на Євразійській тектонічній плиті, дрейфує разом з усією Україною на північний схід зі швидкістю близько 32 мм на рік. Іноді ці плити зіштовхуються, спричиняючи землетруси, цунамі, виверження вулканів. Для відстеження геодинамічних явищ і процесів, які можуть призвести до руху окремих ділянок суші, руху полюсів Землі та нерівномірності її обертання, і створена міжнародна мережа спостережних станцій, а також центри збору та аналізу результатів спостережень.
Згадаємо: секстант і логарифмічна лінійка дозволяють штурманові корабля визначати його координати, прив’язуючись до постійної точки, яку добре видно неозброєним оком, наприклад до яскравої зірки. Так само радіоастрономи визначають координати наших природних кораблів — рухливих материкових плит. Правда, їхні швидкості набагато менші, ніж у лайнера, тому точність вимірів має бути незрівнянно вище.
Інструментом для точного визначення, куди й на яку відстань переміщається зафіксована точка на земній поверхні, може бути радіотелескоп. А якщо точніше, мережа РТ, що працює спільно у різних точках планети, оснащених надзвичайно складною електронікою та спеціальними комп’ютерними програмами. Роль Полярної зірки — квазари й активні ядра радіогалактик. Щодо цих космічних радіомаяків рух точки поверхні, на якій стоїть радіотелескоп, можна відстежити з великою точністю.
— Олександре Євгеновичу, як саме відбувалися спостереження на РТ-22?
— Це досить складний і точно вивірений процес. Кожні три хвилини 22-метрове дзеркало нашого радіотелескопа поверталося для наведення на певне радіоджерело на небі, і одержуваний від нього сигнал протягом 1—2 хвилин записувався на цифрові носії. Потім телескоп переводився на наступну «реперну точку», потім — на чергову, і так далі. За два сеанси спостережень — дві доби поспіль із півгодинною перервою, починаючи з о пів на восьму вечора 22 березня — ми відстежили 320 компактних радіоджерел. Система спроектована для роботи в автоматичному режимі, але під наглядом оператора.
У такий же спосіб проводив спостереження кожен із радіотелескопів, які входять у мережу — AIRA, CHICHI10, TSUKUB32 і VERAISGK (Японські острови), SIMEIZ (Україна), FORTLEZA (Бразилія), HOBART12 (Австралія), METSAHOV (Фінляндія), NYALES20 (острів Шпіцберген), TIGOCONC (Чилі), URUMQI (Китай), WETTZELL (Німеччина). Об’єднати в одне ціле всі ці інструменти для роботи в режимі інтерферометра, тобто як єдиного радіотелескопа розміром із земну кулю, удалося за допомогою особливої технології спостереження. Вона полягає в тому, що спочатку результати записуються кожним РТ окремо, а потім підсумовуються за допомогою спеціального пристрою-корелятора.
Щоб «зшивати», складати всі записи (а обсяг даних на самому лише РТ-22 становив 7994,2 гігабайта), необхідно мати єдину часову доріжку. Плин часу забезпечувався наявним у нас спеціальним годинником, який за мільйон років може дати похибку лише в одну секунду. Цей годинник необхідний також для запуску космічних обсерваторій. Вони потрібні й для роботи з міжнародним космічним радіотелескопом «Радіоастрон» — його планують запустити цього року. Після закінчення спостережень магнітні носії всіх телескопів, які брали участь у сесії, відсилаються в один зі світових кореляційних центрів, де провадиться їхня технічна обробка, потім — у центри аналізу, наприклад, у Головній астрономічній обсерваторії (ГАО) НАН України в Києві, і зрештою — у центр даних. Після цього вони стають доступними всім користувачам Інтернету.
— Судячи з вашої розповіді, це складна, трудомістка й копітка робота…
— …для виконання якої необхідний радіотелескоп із високою якістю дзеркала, сучасне оснащення та висококваліфікований персонал. Щоб почати спостереження за міжнародними геодинамічними програмами, десять років тому РТ-22 був модернізований у рамках співробітництва між Україною (КрАО й ГАО) і США (NASA). Відзначу, що наш телескоп наводився на досліджувані радіомаяки з точністю менше 5 кутових секунд. Для порівняння: одна зірка, яку видно на небі неозброєним оком, має в десятки разів більший розмір — близько 1 кутової хвилини.
Радіоастрономія має величезні можливості. Наприклад, коли проводився цей сеанс, використовувалися пристрої, здатні фіксувати радіосигнал потужністю в 10-26 разів менший, ніж у звичайної кімнатної лампочки.
— А чи не можна використовувати замість дорогого та складного методу радіоінтерферометрії інші способи вимірювання руху земної кори?
— Можна, але вони застосовуються зараз не замість, а на додачу — для моніторингу локальних ефектів руху земної кори та реєстрації стрибкоподібних відхилень. Прив’язка до РТ-22 дозволяє використовувати інші, менш точні, але більш дешеві й прості інструменти. Так, зараз у нас у радіусі 3 кілометрів розташовані два пункти лазерної далекометрії й дві станції світової мережі GPS. Ми визначаємо параметри обертання Землі за всіма трьома видами вимірів, а потім обраховуємо зведені значення, оскільки кожен метод має власні похибки.
Тільки з розвитком мережі РНДБ-станцій (радіоінтерферометрія з наддовгими базами — Ред.) з’явилася можливість упевнено реєструвати зсуви пунктів спостережень лише на кілька міліметрів. Це дозволяє детально досліджувати характер пружно напружених районів до й після землетрусу залежно від його магнітуди, глибини гіпоцентру та відстані до нього. Такі виміри дуже важливі для прогностичних потреб. Дослідження руху тектонічних плит мають нас наблизити до можливості робити науково обґрунтовані прогнози землетрусів із точністю 50%.
— Ви сказали, що точні дані про вплив землетрусу в Японії на рух земної осі будуть відомі пізніше, хоча вже зараз можна сказати, що різких стрибків 11 березня не було. А що спричиняє рух земної осі?
— Тут треба врахувати дві обставини. По-перше, вісь, про яку ми говоримо, існує тільки умовно. Це один із діаметрів нашої планети, що перетинається з її поверхнею у двох діаметрально протилежних точках — північному та південному географічних полюсах. По-друге, наша Земля — не ідеальна куля. Гори, западини, материки та океани порушують її геометрію. Через це під час обертання виникає певне «биття» осі Землі, як у неточно збалансованого колеса. Існують також сезонні й добові варіації обертання планети, пов’язані з пересуванням повітряних мас і морських течій, впливом Місяця та процесами в надрах самої Землі. У результаті ця умовна земна вісь «плаває» то туди, то сюди на 2—7 сантиметрів на добу, а в цілому — до 10 метрів за рік.
— Під час землетрусу в Японії було зафіксоване значне зрушення суші…
— Це явище не треба плутати з рухом земної осі. У цьому випадку відбувається зрушення тільки окремих літосферних плит. Як ми вже згадували, звичайно вони рухаються зі швидкістю кілька сантиметрів на рік. Але землетрус — процес не поступовий, а стрибкоподібний, революційний, і просування було значним. Як повідомило японське агентство Kyodo з посиланням на Інститут географії Японії, півострів Осіка на північному сході острова Хонсю в результаті землетрусу 11 березня зрушився на 5,3 метра в південно-східному напрямку й опустився на 1,2 метра.
Зараз для створення планетарної геодинамічної моделі руху літосферних плит даних не вистачає. Однак учені не сумніваються, що це справа часу. Тоді людство довідається, як змінюватимуться обриси материків, і ми зуміємо більш точно прогнозувати прояви тектонічної діяльності.
Зсув за віссю
Після землетрусу в Японії вісь нашої планети стала героїнею стрічок новин
Валентина ГАТАШ
Інформагентства повідомляли, що зрушення тектонічних плит призвело до її зсуву. За теоретичними розрахунками італійських учених, на 10 сантиметрів, американських — на 15—17.
Відстежити поводження земної осі не в теорії, а на практиці вдалося радіоастрономам.
Сейсмічна активність і раніше заплановані міжнародні дослідження для визначення параметрів обертання Землі збіглися випадково, надавши фахівцям можливість одержати цінну інформацію про вплив землетрусів на процеси, які відбуваються на планеті. Активну участь у спостереженнях брали вчені Кримської астрофізичної обсерваторії (КрАО), яка має у своєму розпорядженні унікальний комплекс інструментів, що дозволяють проводити вимірювання з точністю 0,2 мм.
— Повідомлення про те, що землетрус у Японії змістив вісь Землі на 15 сантиметрів, необґрунтовані, — уважає заступник директора з наукової роботи КрАО, доктор фізико-математичних наук Олександр Вольвач. — Це розрахункові, теоретичні прогнози. Точні дані ми одержимо приблизно через два місяці — після обробки та аналізу всіх результатів спостережень, у яких одночасно брали участь радіотелескопи, розташовані на різних континентах. Однак попередньо вже зараз можна сказати, що ніяких стрибків положення земної осі 11 березня не було.
Зсуви на суші визначаємо за зірками
Поверхня нашої планети являє собою більше десятка великих тектонічних плит, які рухаються непомітно для нас повільно в різних напрямках. Наприклад, Крим, розташований на Євразійській тектонічній плиті, дрейфує разом з усією Україною на північний схід зі швидкістю близько 32 мм на рік. Іноді ці плити зіштовхуються, спричиняючи землетруси, цунамі, виверження вулканів. Для відстеження геодинамічних явищ і процесів, які можуть призвести до руху окремих ділянок суші, руху полюсів Землі та нерівномірності її обертання, і створена міжнародна мережа спостережних станцій, а також центри збору та аналізу результатів спостережень.
Згадаємо: секстант і логарифмічна лінійка дозволяють штурманові корабля визначати його координати, прив’язуючись до постійної точки, яку добре видно неозброєним оком, наприклад до яскравої зірки. Так само радіоастрономи визначають координати наших природних кораблів — рухливих материкових плит. Правда, їхні швидкості набагато менші, ніж у лайнера, тому точність вимірів має бути незрівнянно вище.
Інструментом для точного визначення, куди й на яку відстань переміщається зафіксована точка на земній поверхні, може бути радіотелескоп. А якщо точніше, мережа РТ, що працює спільно у різних точках планети, оснащених надзвичайно складною електронікою та спеціальними комп’ютерними програмами. Роль Полярної зірки — квазари й активні ядра радіогалактик. Щодо цих космічних радіомаяків рух точки поверхні, на якій стоїть радіотелескоп, можна відстежити з великою точністю.
— Олександре Євгеновичу, як саме відбувалися спостереження на РТ-22?
— Це досить складний і точно вивірений процес. Кожні три хвилини 22-метрове дзеркало нашого радіотелескопа поверталося для наведення на певне радіоджерело на небі, і одержуваний від нього сигнал протягом 1—2 хвилин записувався на цифрові носії. Потім телескоп переводився на наступну «реперну точку», потім — на чергову, і так далі. За два сеанси спостережень — дві доби поспіль із півгодинною перервою, починаючи з о пів на восьму вечора 22 березня — ми відстежили 320 компактних радіоджерел. Система спроектована для роботи в автоматичному режимі, але під наглядом оператора.
У такий же спосіб проводив спостереження кожен із радіотелескопів, які входять у мережу — AIRA, CHICHI10, TSUKUB32 і VERAISGK (Японські острови), SIMEIZ (Україна), FORTLEZA (Бразилія), HOBART12 (Австралія), METSAHOV (Фінляндія), NYALES20 (острів Шпіцберген), TIGOCONC (Чилі), URUMQI (Китай), WETTZELL (Німеччина). Об’єднати в одне ціле всі ці інструменти для роботи в режимі інтерферометра, тобто як єдиного радіотелескопа розміром із земну кулю, удалося за допомогою особливої технології спостереження. Вона полягає в тому, що спочатку результати записуються кожним РТ окремо, а потім підсумовуються за допомогою спеціального пристрою-корелятора.
Щоб «зшивати», складати всі записи (а обсяг даних на самому лише РТ-22 становив 7994,2 гігабайта), необхідно мати єдину часову доріжку. Плин часу забезпечувався наявним у нас спеціальним годинником, який за мільйон років може дати похибку лише в одну секунду. Цей годинник необхідний також для запуску космічних обсерваторій. Вони потрібні й для роботи з міжнародним космічним радіотелескопом «Радіоастрон» — його планують запустити цього року. Після закінчення спостережень магнітні носії всіх телескопів, які брали участь у сесії, відсилаються в один зі світових кореляційних центрів, де провадиться їхня технічна обробка, потім — у центри аналізу, наприклад, у Головній астрономічній обсерваторії (ГАО) НАН України в Києві, і зрештою — у центр даних. Після цього вони стають доступними всім користувачам Інтернету.
— Судячи з вашої розповіді, це складна, трудомістка й копітка робота…
— …для виконання якої необхідний радіотелескоп із високою якістю дзеркала, сучасне оснащення та висококваліфікований персонал. Щоб почати спостереження за міжнародними геодинамічними програмами, десять років тому РТ-22 був модернізований у рамках співробітництва між Україною (КрАО й ГАО) і США (NASA). Відзначу, що наш телескоп наводився на досліджувані радіомаяки з точністю менше 5 кутових секунд. Для порівняння: одна зірка, яку видно на небі неозброєним оком, має в десятки разів більший розмір — близько 1 кутової хвилини.
Радіоастрономія має величезні можливості. Наприклад, коли проводився цей сеанс, використовувалися пристрої, здатні фіксувати радіосигнал потужністю в 10-26 разів менший, ніж у звичайної кімнатної лампочки.
— А чи не можна використовувати замість дорогого та складного методу радіоінтерферометрії інші способи вимірювання руху земної кори?
— Можна, але вони застосовуються зараз не замість, а на додачу — для моніторингу локальних ефектів руху земної кори та реєстрації стрибкоподібних відхилень. Прив’язка до РТ-22 дозволяє використовувати інші, менш точні, але більш дешеві й прості інструменти. Так, зараз у нас у радіусі 3 кілометрів розташовані два пункти лазерної далекометрії й дві станції світової мережі GPS. Ми визначаємо параметри обертання Землі за всіма трьома видами вимірів, а потім обраховуємо зведені значення, оскільки кожен метод має власні похибки.
Тільки з розвитком мережі РНДБ-станцій (радіоінтерферометрія з наддовгими базами – Ред.) з’явилася можливість упевнено реєструвати зсуви пунктів спостережень лише на кілька міліметрів. Це дозволяє детально досліджувати характер пружно напружених районів до й після землетрусу залежно від його магнітуди, глибини гіпоцентру та відстані до нього. Такі виміри дуже важливі для прогностичних потреб. Дослідження руху тектонічних плит мають нас наблизити до можливості робити науково обґрунтовані прогнози землетрусів із точністю 50%.
— Ви сказали, що точні дані про вплив землетрусу в Японії на рух земної осі будуть відомі пізніше, хоча вже зараз можна сказати, що різких стрибків 11 березня не було. А що спричиняє рух земної осі?
— Тут треба врахувати дві обставини. По-перше, вісь, про яку ми говоримо, існує тільки умовно. Це один із діаметрів нашої планети, що перетинається з її поверхнею у двох діаметрально протилежних точках — північному та південному географічних полюсах. По-друге, наша Земля — не ідеальна куля. Гори, западини, материки та океани порушують її геометрію. Через це під час обертання виникає певне «биття» осі Землі, як у неточно збалансованого колеса. Існують також сезонні й добові варіації обертання планети, пов’язані з пересуванням повітряних мас і морських течій, впливом Місяця та процесами в надрах самої Землі. У результаті ця умовна земна вісь «плаває» то туди, то сюди на 2—7 сантиметрів на добу, а в цілому — до 10 метрів за рік.
— Під час землетрусу в Японії було зафіксоване значне зрушення суші…
— Це явище не треба плутати з рухом земної осі. У цьому випадку відбувається зрушення тільки окремих літосферних плит. Як ми вже згадували, звичайно вони рухаються зі швидкістю кілька сантиметрів на рік. Але землетрус — процес не поступовий, а стрибкоподібний, революційний, і просування було значним. Як повідомило японське агентство Kyodo з посиланням на Інститут географії Японії, півострів Осіка на північному сході острова Хонсю в результаті землетрусу 11 березня зрушився на 5,3 метра в південно-східному напрямку й опустився на 1,2 метра.
Зараз для створення планетарної геодинамічної моделі руху літосферних плит даних не вистачає. Однак учені не сумніваються, що це справа часу. Тоді людство довідається, як змінюватимуться обриси материків, і ми зуміємо більш точно прогнозувати прояви тектонічної діяльності.
Довідка «УТГ»
РТ-22 входить до п’ятірки кращих антен світу за своєю якістю, обладнанням і географічним розташуванням. Його команда працює на різні міжнародні проекти, у тому числі зі спостереження активних ядер галактик і руху материкових плит, дослідження навколоземного простору, Марса, Венери, астероїдів, комет, космічного сміття й поверхні Місяця, а також зі спостереження за виведенням на космічні орбіти радіообсерваторій.
Багато в чому завдяки ефективній роботі радіоастрономічної лабораторії Кримської астрофізичної обсерваторії Україна займає високі позиції в міжнародному астрономічному рейтингу за успіхи в одержанні нових знань про Всесвіт.
