Detrekői Ákos

A gömbtől a geoidig: A Föld és az űrkutatás

III. Az elméleti Földalak meghatározása űrtechnikai eszközökkel

A korábbiakban a geoidot mint a nehézségi erő potenciáljának speciális szintfelületét definiáltuk, amely az óceánokon a közepes tengerszinthez simul. A mesterséges holdak különböző típusainak elterjedése alapvetően megnövelte a geoiddal kapcsolatos ismereteinket.

Az ismeretek bővülésének két egymástól független módja alakult ki:

• A mesterséges holdak pályaelemeinek mérésével a nehézségi erőtér rendellenességeinek a meghatározása és ezek alapján a geoid számítása;
• A mesterséges holdakon elhelyezett műszerek, az ún. radar-altiméterek felhasználásával a geoid közvetlen mérése.

A mesterséges holdak Kepler ismert törvénye alapján ellipszis alakú pályán keringenek a Föld körül. A Föld nehézségi erőterének rendellenességei miatt a mesterséges holdak tényleges pályája kismértékben eltér az ellipszistől. A holdak tényleges pályájának pontjai földi megfigyelőállomásokról - vagy esetleg más mesterséges holdakról - mérhetők. A tényleges pályaelemek alapján ki lehet számítani a nehézségi erőtér rendellenességeit.

A mesterséges holdak pályája a Föld felszínén létesített néhányszor tíz vagy még több megfigyelőállomás több éven át gyűjtött 10-100 ezer mérési eredményéből határozható meg. Az egyes mesterséges holdak és földi megfigyelő állomások távolságát a mesterséges holdak megjelenésétől az 1970-es évekig fényképek segítségével, optikai eljárással mérték. Azóta viszont a mikrohullámokon alapuló távolságmérési eljárások váltak uralkodóvá.

A mesterséges holdak felhasználása a Földalak meghatározására egyidős a mesterséges holdakkal. Már 1958-ban a Szputnyik II. pályájának elemzése alapján is meghatározták a forgási ellipszoid alakját. Azóta számos mesterséges holdat bocsátottak fel ilyen célú mérésekhez. Példaként említem az amerikai Vanguard, a GEOS1-3, a Lageos mesterséges holdakat.

A nehézségi erő rendellenességeinek meghatározásához jól felhasználhatók a navigációs célra létrehozott rendszerek mesterséges holdjai is. Ilyen rendszer a globális helymeghatározó rendszer (GPS), melyről már hallhattak a Mindentudás Egyetemén.

Animáció: A GPS rendszer holdjai (swf)

9. ábra

Az utóbbi időben alakult ki az előbbinél pontosabb "Sattelite-to-Satellite Tracking" (SST) eljárás. Ennél az eljárásnál két mesterséges hold helyzetét GPS eljárással, távolságának változását mikrohullámú távméréssel mérik.

Animáció: Műholdkövetési eljárás - SST (swf)