Geodésia por Satélite e Espacial

Os satélites transformaram a geodésia, fornecendo referenciais globais, posicionamento milimétrico e medições diretas do campo gravitacional da Terra e suas mudanças ao longo do tempo.

Definition

Geodésia por satélite e espacial é a determinação da geometria da Terra, campo gravitacional, orientação e suas variações temporais usando observações de e a partir de satélites artificiais e fontes de rádio extragalácticas, incluindo sistemas de posicionamento, medição de distância (ranging), altimetria e missões de mapeamento gravitacional.

Scope

Este tópico abrange as técnicas espaciais da geodésia moderna: sistemas globais de navegação por satélite para posicionamento preciso, laser ranging por satélite e interferometria de linha de base muito longa para referenciais e rotação da Terra, altimetria por satélite para medição da superfície do mar e do geoide, e missões de gravidade dedicadas que recuperam o campo gravitacional variável no tempo. Ele trata da definição e realização de referenciais terrestres e dos sinais geofísicos que esses métodos detectam, desde o movimento das placas tectônicas até a redistribuição de massa. A ênfase está em como as observações do espaço determinam a posição, forma, rotação e gravidade.

Core questions

• Como os sistemas de navegação por satélite alcançam um posicionamento global preciso?
• Como os referenciais terrestres e a rotação da Terra são realizados a partir do espaço?
• Como a altimetria por satélite mede a superfície do mar e o geoide marinho?
• Como as missões dedicadas recuperam o campo gravitacional variável no tempo?

Key concepts

• Sistemas globais de navegação por satélite e posicionamento preciso
• Laser ranging por satélite e interferometria de linha de base muito longa
• Referenciais terrestres e orientação da Terra
• Altimetria por satélite
• Gravidade variável no tempo a partir de missões de satélite

Key theories

Referenciais e posicionamento geodésicos espaciais

A combinação de navegação por satélite, laser ranging e interferometria de rádio produz um referencial global estável e posições em nível milimétrico, permitindo a medição direta de movimentos de placas, deformação crustal e rotação da Terra.

Gravidade variável no tempo a partir de satélites

O rastreamento da distância variável entre ou das perturbações de satélites em órbita recupera mapas mensais do campo gravitacional, cujas variações registram a redistribuição de água, gelo e outras massas na e abaixo da superfície.

Mechanisms

A cronometragem precisa de sinais de satélites de navegação, o laser ranging bidirecional e a observação interferométrica de quasares distantes fixam as posições e a orientação da Terra no espaço; para a gravidade, a órbita de um satélite de baixa altitude, ou a separação variável de um par de satélites, responde à distribuição de massa subjacente, de modo que a medição dessas perturbações orbitais ao longo do tempo produz o campo gravitacional estático e variável.

Clinical relevance

A geodésia espacial fornece o posicionamento global e os referenciais que sustentam a infraestrutura de navegação, mapeamento e cronometragem, mede a deformação tectônica e vulcânica para monitoramento de riscos e rastreia o derretimento de mantos de gelo, o esgotamento de águas subterrâneas e o aumento do nível do mar, aspectos centrais para a ciência do clima.

History

A geodésia por satélite começou com o rastreamento de satélites artificiais iniciais que refinaram o achatamento da Terra, amadureceu com os sistemas globais de navegação por satélite e o laser ranging do final do século XX, e alcançou a gravimetria com missões dedicadas como GRACE, lançada em 2002, e GOCE.

Key figures

• Byron Tapley
• Reiner Rummel
• Günter Seeber

Seminal works

• seeber2003
• tapley2004
• torge2012

Frequently asked questions

Como os satélites podem medir o campo gravitacional da Terra?

A órbita de um satélite é perturbada pela gravidade irregular da Terra abaixo dele; ao rastrear precisamente essas perturbações, ou as pequenas mudanças na distância entre dois satélites voando em formação, as missões podem mapear o campo gravitacional e até mesmo observar suas mudanças à medida que a água e o gelo se movem.

O que a geodésia espacial contribui para o estudo das mudanças climáticas?

Missões de gravidade variável no tempo detectam a perda de massa de mantos de gelo e geleiras e mudanças no armazenamento de águas subterrâneas, enquanto a altimetria por satélite mede o aumento do nível do mar, fornecendo medições globais diretas de como a massa e a água estão se redistribuindo.