O zaletach lokalnych parametrów pływowych

Naukowiec z Wydziału Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji Politechniki Koszalińskiej przeprowadził badania dotyczące wyznaczania lokalnych parametrów pływowych. Są one miernikiem elastycznej reakcji naszej planety na naprężenia wywołane pływowymi przemieszczaniami mas ziemskich. Wyniki analiz mogą znaleźć zastosowanie w precyzyjnych pomiarach geodezyjnych.

fot. Pixabay

Dr inż. Marcin Jagoda

Nasza planeta jest układem dynamicznym podlegającym ciągłym zmianom w czasie. Istnieją zatem zjawiska wymagające permanentnego obserwowania. Jednym z takich dynamicznych zjawisk są pływy ziemskie i oceaniczne, które – mówiąc w uproszczeniu – powstają na skutek grawitacyjnego oddziaływania Słońca, Księżyca i planet Układu Słonecznego na powierzchnię Ziemi.
Efektem działania sił pływowych są z kolei nie tylko znane nam wszystkim niezwykle spektakularne przypływy i odpływy mórz i oceanów, ale także przemieszczenia mas ziemskich. Miernikiem elastycznej reakcji Ziemi na naprężenia pływowe są tzw. parametry pływowe (liczby Love i Shida).
– Moje działania naukowe, które realizowałem w ramach dwóch grantów badawczych zakończonych w 2013 r. i 2020 r. (w pierwszym byłem wykonawcą, a w drugim kierownikiem), koncentrowały się właśnie na tym drugim przejawie działania sił pływowych – wyjaśnia dr inż. Marcin Jagoda, kierownik Katedry Geodezji na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji.

Pływy są uwzględniane w precyzyjnych pracach geodezyjnych
Wspomniane pływowe zmiany rozkładu mas ziemskich powodują przemieszczenia, a więc w efekcie zmiany pozycji stacji obserwacyjnych satelitarnych i kosmicznych technik pomiarowych: Satellite Laser Ranging (SLR), Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite (DORIS), Very Long Baseline Interferometry (VLBI) oraz Global Navigation Satellite Systems (GNSS).
Zmiany pozycji stacji obserwacyjnych są natomiast niezwykle istotne z punktu widzenia współczesnej geodezji i geodynamiki. To właśnie w oparciu o dane dostarczane przez satelitarne techniki obserwacyjne tworzone są globalne, ziemskie układy odniesienia.

Stwierdzono różnice pomiędzy parametrami globalnymi i lokalnymi
Dr inż. Marcin Jagoda przeprowadził w 2020 r. wspomniane już badania w zakresie oceny reakcji wybranych obszarów Ziemi na naprężenia pływowe. Realizowane działanie naukowe „Wyznaczanie lokalnych współczynników pływowych h2, 12 dla wybranych stacji obserwacyjnych na podstawie satelitarnych pomiarów laserowych” dotyczyło obszaru kontynentu australijskiego. Podobnym badaniom, już poza grantem, poddano rejon Morza Bałtyckiego.
– Dotychczas, wyznaczając pływowe przemieszczenia stacji obserwacyjnych w stosowanych w kraju i na świecie aplikacjach, bazowano na sformułowanej w 1971 r. teorii, w której w formułach opisujących pływowe przemieszczenia stacji stosuje się uśrednione dla całej Ziemi tzw. globalne wartości parametrów pływowych. A to rozwiązanie może nie być optymalnym – tłumaczy naukowiec. – Mając na uwadze dynamikę globu ziemskiego oraz jego niejednorodność, przyjąłem założenie, że parametry pływowe będą przyjmowały różne wartości zależne od lokalnych właściwości skorupy ziemskiej, a więc miejsca wykonywania obserwacji – dodaje.
Wykonanie badań nie wymagało odbycia dalekich podróży. W ramach realizacji projektu, bazując na satelitarnych obserwacjach laserowych (SLR) wykonanych do satelitów LAGEOS-1, LAGEOS-2, STELLA i STARLETTE (zgromadzonych w światowych bazach danych), naukowiec wyznaczył i przeanalizował lokalne parametry pływowe związane z miejscem wykonywania obserwacji dla wybranych stacji obserwacyjnych techniki SLR (koncentrując się na obszarze Australii).
Zrealizowane badania wskazują na występowanie różnic między powszechnie stosowanymi globalnymi parametrami pływowymi (uśrednionymi dla całej Ziemi), a wyznaczonymi w ramach projektu parametrami lokalnymi odpowiadającymi danemu obszarowi na globie ziemskim – w tym przypadku dla kontynentu australijskiego. Autor wyraża nadzieję, że może to znaleźć zastosowanie w innych badaniach.
Uzyskane wyniki zostały już opublikowane w specjalistycznych czasopismach naukowych, wskazując jednocześnie na konieczność kontynuacji badań, także w odniesieniu do innych obszarów globu ziemskiego. Dzięki realizacji projektu podjęto współpracę z naukowcami ze zlokalizowanego pod Poznaniem Obserwatorium Astrogeodynamicznego Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Grant pn. „Wyznaczanie lokalnych współczynników pływowych h2, 12 dla wybranych stacji obserwacyjnych na podstawie satelitarnych pomiarów laserowych” został sfinansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu MINIATURA 3.

Źródło: Politechnika Koszalińska