Zemljino težište tijekom godine ne miruje. Snijeg se nakuplja, voda se premješta između kopna i oceana, a atmosfera mijenja masu iznad pojedinih područja. Nova analiza satelitskih mjerenja pokazuje da ti sezonski procesi svake godine pomiču težište za nekoliko milimetara u odnosu na geometrijsko središte planeta.
Pomak je malen, ali važan za sustave koji ovise o vrlo preciznim referentnim točkama. NASA-in tim, koji je predvodio geofizičar Donald Argus, razvio je postupak što kombinira lasersko praćenje satelita, GPS i podatke o orbitama letjelica u niskoj Zemljinoj orbiti. Rezultati su objavljeni u časopisu Geophysical Journal International.
Težište se mijenja s raspodjelom mase
Geometrijsko središte određeno je oblikom Zemlje, dok težište ovisi o tome gdje se nalazi masa. Kada bi planet bio jednolična kugla, dvije bi se točke poklapale. U stvarnosti, voda, led i zrak stalno mijenjaju raspodjelu mase, pa se težište pomiče u različitim smjerovima.
Sateliti se kreću u gravitacijskom polju koje ovisi o toj raspodjeli. Sitne promjene u udaljenosti između satelita i mjernih postaja na tlu otkrivaju pomak koji nije moguće uočiti bez vrlo preciznih instrumenata. Dosadašnje procjene razlikovale su se i do sedam milimetara, gotovo koliko i sam godišnji pomak, pa je bilo potrebno smanjiti nesigurnost.
Snijeg, kiše i oceani stvaraju sezonski ritam
Snijeg u Sjevernoj Americi i Euroaziji doseže najveću ukupnu masu u ožujku. Tada se težište pomiče oko tri milimetra prema sjeveru. U Amazoniji količina kišne vode u travnju doseže vrhunac od približno 2400 gigatona i pomiče težište oko 2,2 milimetra prema Južnoj Americi.
Šest mjeseci poslije, u studenome, monsunske kiše u jugoistočnoj Aziji dosežu oko 600 gigatona. Od kolovoza do listopada oceani zadržavaju više vode zbog oborina i otapanja snijega, pri čemu najveći učinak ima Tihi ocean. U ukupni izračun ulaze i manje promjene u Sredozemnom, Crvenom, Sjevernom, Baltičkom i Barentsovu moru.
Sezonske promjene bilježi i atmosfera. Hladan zimski zrak gušći je od toplog, pa oko 21. prosinca povećava opterećenje iznad Arabije, Azije i sjeverne Afrike. Oko lipanjskog solsticija sličan se obrazac pojavljuje iznad Južne Amerike i juga Afrike.
Zašto je precizno težište važno satelitima
Točno određivanje težišta potrebno je za satelitsku navigaciju, mjerenje visina i izradu globalnih karata. Kada je referentna točka pogrešna za nekoliko milimetara, pogreška se može prenijeti na mjerenja udaljenosti, položaja i promjena na Zemljinoj površini.
Rezultati su u skladu s mjerenjima misije GRACE-FO, čiji sateliti prate promjene Zemljina gravitacijskog polja povezane s premještanjem vode iznad i ispod tla. Takva mjerenja nadopunjuju svakodnevne sustave pozicioniranja. Kako sateliti ostaju na svojim putanjama i što sve određuje njihove orbite, objašnjeno je u našem vodiču kroz satelitske orbite.
Autori procjenjuju da je godišnji pomak težišta otprilike upola manji nego što se mislilo prije osam godina. Sljedeći korak bit će praćenje dugoročnih promjena i razlikovanje sezonskog signala od posljedica topljenja ledenih pokrova, promjena zaliha podzemne vode i porasta razine mora.
