ژئودزی ماهوارهای و فضایی
ماهوارهها ژئودزی را متحول کردهاند و چارچوبهای مرجع جهانی، موقعیتیابی میلیمتری، و اندازهگیریهای مستقیم میدان گرانش زمین و تغییرات آن را در طول زمان ارائه میدهند.
Definition
ژئودزی ماهوارهای و فضایی عبارت است از تعیین هندسه زمین، میدان گرانش، جهتگیری و تغییرات زمانی آنها با استفاده از مشاهدات ماهوارههای مصنوعی و منابع رادیویی فراکهکشانی، شامل سیستمهای موقعیتیابی، فاصلهیابی، ارتفاعسنجی و مأموریتهای نقشهبرداری گرانش.
Scope
این موضوع تکنیکهای فضایی ژئودزی مدرن را پوشش میدهد: سیستمهای ماهوارهای ناوبری جهانی برای موقعیتیابی دقیق، فاصلهیابی لیزری ماهوارهای و تداخلسنجی خط پایه بسیار طولانی برای چارچوبهای مرجع و چرخش زمین، ارتفاعسنجی ماهوارهای برای اندازهگیری سطح دریا و ژئوئید، و مأموریتهای اختصاصی گرانش که میدان گرانش متغیر با زمان را بازیابی میکنند. این موضوع به تعریف و تحقق چارچوبهای مرجع زمینی و سیگنالهای ژئوفیزیکی که این روشها شناسایی میکنند، از حرکت صفحات تا بازتوزیع جرم، میپردازد. تأکید بر این است که چگونه مشاهدات فضایی موقعیت، شکل، چرخش و گرانش را تعیین میکنند.
Core questions
- سیستمهای ناوبری ماهوارهای چگونه به موقعیتیابی دقیق جهانی دست مییابند؟
- چارچوبهای مرجع زمینی و چرخش زمین چگونه از فضا محقق میشوند؟
- ارتفاعسنجی ماهوارهای چگونه سطح دریا و ژئوئید دریایی را اندازهگیری میکند؟
- مأموریتهای اختصاصی چگونه میدان گرانش متغیر با زمان را بازیابی میکنند؟
Key concepts
- سیستمهای ماهوارهای ناوبری جهانی و موقعیتیابی دقیق
- فاصلهیابی لیزری ماهوارهای و تداخلسنجی خط پایه بسیار طولانی
- چارچوبهای مرجع زمینی و جهتگیری زمین
- ارتفاعسنجی ماهوارهای
- گرانش متغیر با زمان از مأموریتهای ماهوارهای
Key theories
- چارچوبهای مرجع ژئودتیک فضایی و موقعیتیابی
- ترکیب ناوبری ماهوارهای، فاصلهیابی لیزری و تداخلسنجی رادیویی، یک چارچوب مرجع جهانی پایدار و موقعیتهای در حد میلیمتر را به دست میدهد که اندازهگیری مستقیم حرکات صفحات، تغییر شکل پوسته و چرخش زمین را امکانپذیر میسازد.
- گرانش متغیر با زمان از ماهوارهها
- ردیابی تغییر فاصله بین ماهوارههای در حال چرخش یا اغتشاشات آنها، نقشههای ماهانه میدان گرانش را بازیابی میکند که تغییرات آن بازتوزیع آب، یخ و سایر جرمها را در سطح و زیر سطح ثبت میکند.
Mechanisms
زمانبندی دقیق سیگنالها از ماهوارههای ناوبری، فاصلهیابی لیزری دوطرفه، و مشاهدات تداخلسنجی کوازارهای دوردست، موقعیتها و جهتگیری زمین را در فضا تثبیت میکنند؛ برای گرانش، مدار یک ماهواره کمارتفاع، یا جدایی متغیر یک جفت ماهواره، به توزیع جرم زیرین پاسخ میدهد، بنابراین اندازهگیری این اغتشاشات مداری در طول زمان، میدان گرانش ایستا و متغیر را به دست میدهد.
Clinical relevance
ژئودزی فضایی موقعیتیابی جهانی و چارچوبهای مرجعی را فراهم میکند که زیربنای زیرساختهای ناوبری، نقشهبرداری و زمانبندی هستند، تغییر شکلهای تکتونیکی و آتشفشانی را برای نظارت بر خطرات اندازهگیری میکند، و ذوب شدن ورقههای یخی، کاهش آبهای زیرزمینی و افزایش سطح دریا را که برای علم اقلیم محوری هستند، ردیابی میکند.
History
ژئودزی ماهوارهای با ردیابی ماهوارههای مصنوعی اولیه آغاز شد که مسطح بودن زمین را اصلاح کردند، با سیستمهای ماهوارهای ناوبری جهانی و فاصلهیابی لیزری اواخر قرن بیستم به بلوغ رسید، و با مأموریتهای اختصاصی مانند GRACE که در سال ۲۰۰۲ پرتاب شد، و GOCE به گرانشسنجی دست یافت.
Key figures
- Byron Tapley
- Reiner Rummel
- Günter Seeber
Related topics
Seminal works
- seeber2003
- tapley2004
- torge2012
Frequently asked questions
- ماهوارهها چگونه میتوانند میدان گرانش زمین را اندازهگیری کنند؟
- مدار یک ماهواره توسط گرانش ناهموار زمین زیر آن دچار اغتشاش میشود؛ با ردیابی دقیق این اغتشاشات، یا تغییرات کوچک در فاصله بین دو ماهواره که به صورت تشکیلاتی پرواز میکنند، مأموریتها میتوانند میدان گرانش را نقشهبرداری کرده و حتی تغییر آن را هنگام حرکت آب و یخ مشاهده کنند.
- ژئودزی فضایی چه کمکی به مطالعه تغییرات اقلیمی میکند؟
- مأموریتهای گرانش متغیر با زمان، از دست دادن جرم از ورقههای یخی و یخچالها و تغییرات در ذخایر آبهای زیرزمینی را شناسایی میکنند، در حالی که ارتفاعسنجی ماهوارهای افزایش سطح دریا را اندازهگیری میکند و اندازهگیریهای جهانی مستقیمی از نحوه بازتوزیع جرم و آب ارائه میدهد.