地球は平らです。それほど強くはありませんが、少なくとも、赤道では極よりも約 20 キロメートル厚くなっています。その理由は、自身の回転によって遠心力が発生するためです。したがって、体重 70 キログラムの人は、赤道では極地よりも約 350 グラム軽くなります。これは、一方では地球の中心から遠く離れているためであり、他方では遠心力によってその人は宇宙に投げ出されようとするためです。
しかし、地球の形だけでなく、地下の密度も地球の重力の強さに影響します。地球内部の岩石の密度が高くなると、その質量が大きくなるため、より大きな重力が発生します。そして、地震はこの密度を変化させる可能性があります。大幅ではありませんが、測定可能な程度です。コロンバスにあるオハイオ州立大学のシン・チャン・ハン氏率いる米国の研究チームは、このことを大規模に実証した。
これまでの研究で、特定の場所での地震後の重力変化がすでに発見されている。もちろん、これらの測定は地上で行われました。一方、ハン氏のチームは、ドイツとアメリカの衛星システムGRACE（重力研究・気候実験）の2基の双子衛星トムとジェリーからの測定データを使用した。これら 2 つの衛星は、高度約 450 キロメートルで、ほぼ円形の同じ軌道で地球を周回しています。連続飛行は約220キロメートル。地球が均一な質量分布を持つ理想的な球体である場合、2 つの衛星間の距離は常にまったく同じになります。ただし、衛星が山塊などによって重力が増大した領域に接近すると、最初の衛星が最初に強い引力を感じます。加速して2号衛星から少し遠ざかります。少し後、最初の衛星がすでに山脈を通過している間に、2番目の衛星が加速し、2つの衛星間の距離が再び縮まりました。
衛星に搭載されたマイクロ波送信機と受信機は、これらの距離の変化を毎秒 1 マイクロメートルの精度で測定します。これは人間の髪の毛の太さよりも小さい値です。 「マイクロ波は衛星高度の薄い大気の影響をほとんど受けません」とハン氏は説明します。 「ただし、空気抵抗など、重力以外の力に起因する成分は依然として結果から除外する必要があります。衛星に搭載された加速度計がこれに役立ちます。」月に 1 回、地球の重力場全体の最新の地図がデータから作成されます。
ハン氏らは、2004年12月26日の大地震の前後でスマトラ地域でGRACEによって測定された重力場を比較し、潮汐や季節的な水の変化などによって引き起こされる周期的な変化を計算したとき、素晴らしい観測を行った。
その結果: ジャワ海溝の大陸側では、重力が 150 万分の 1 パーセント減少しました。体重 70 キロの人にとって、この量はわずか 1,000 分の 1 グラムの体重減少を意味することを考えると、これは測定精度の偉業です。海側では、重力が同じだけ増加しました。ジャワ海溝に沿って、インド・オーストラリアプレートがユーラシアプレートの下に押し込まれており、これが地震とその後の津波の原因となっている。
ハン氏らはこれらの観測に大きな期待を寄せている。こうした重力測定の精度がさらに向上すれば、いつかは他の地震データや測地データとともに、地震の予測に利用できるようになるだろう。 「地震の前には、地殻の張力が高まり、それに伴って密度も高まります。」
地球の重力を現在よりも正確に測定できるようになる日も近いでしょう。2007 年の夏に、欧州宇宙機関 ESA は GOCE 衛星 (重力場および定常状態海洋循環探査機) の打ち上げを計画しています。この衛星は依然として地球の重力の違いを検出します。 10 ～ 5 メートル/秒の 2 乗 (ミリガル) – GRACE の 100 倍の精度になります。これにより、ジオイド (地球の理想的な重力場の図 (左の図を参照)) からの偏差を 1 ～ 2 センチメートルの精度で決定できるようになります。 GRACE とは異なり、GOCE は 1 つの衛星のみで構成されます。測定は地上からのレーザービームを使用して行われ、レーザービームは高度250キロメートルのGPS受信機を備えた衛星によって反射されます。 ■
アクセル・ティルマンス
タイトルなし
地球の重力はどこでも同じではなく、岩石の密度などの多くの要因によって異なります。コンピューター グラフィックスは、ジオイド (重力がどこでも同じで、海洋の平均海面に相当する理想的な地表) からの逸脱を示しています。このように見ると、私たちの地球はジャガイモに似ています。色付きの凹凸は、プラス 70 ガル (濃い赤) とマイナス 70 ガル (濃い青) の間の偏差を示しています。ガリレオにちなんで名付けられた単位 Gal は、1 メートル毎秒の 100 分の 1 平方に相当します。重力による平均加速度は 981 ガルです。データはドイツとアメリカの双子衛星 GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) によって測定されました。
タイトルなし
2004 年 12 月 26 日にインド洋で発生した大規模な海地震により、地球の重力の強さが変化しました。ほんのわずかですが、依然として衛星で測定可能です。ジャワ海溝の東（円）では、地球の重力は最大 1,500 万分の 1 ガル減少し（濃い青）、西では同じ量だけ増加しました（薄ピンク）。これは、150 万分の 1 パーセントの変化を意味します。向きについて: 写真の下半分にあるジャワ海溝の東にある大きな島はスマトラ島です。三角形と四角形は、地質学的断層または深海の尾根を示しています。下の色付きのスケールは、重力の違いを 100 万分の 1 ガロン単位で示しています。データは、ドイツ系アメリカ人の GRACE システムの 2 つの双子衛星トムとジェリーから取得されます。
