Tom, Jerry ed il geoide terrestre

 

Voi, adesso, vi starete chiedendo:
Cosa caspita c'entrano, Tom e Jerry, con il geoide terrestre?
R0D4N deve essere uscito matto a forza di stare dietro ai terrapiattisti!

No, non sono impazzito.

Volevo semplicemente introdurre l'articolo di oggi con un po' di leggerezza.

Oggi parleremo del famigerato geoide terrestre, le cui immagini ed animazioni circolano da un po' di tempo sul web e di cui molta gente (terrapiattista e non) non ha ben compreso il senso.

Mi riferisco a questo:

Ma di che cosa stiamo parlando, esattamente? Chi sono Tom e Jerry?

Tom e Jerry sono due satelliti gemelli Grace-A (Tom) e Grace-B (Jerry), lanciati nel 2002 dal connubio delle agenzie spaziali DLR (Germania) e NASA (Stati Uniti) nell'ambito di un programma scientifico denominato, come potreste aver già intuito, GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), ovvero Rilevamento Gravitazionale e Sperimentazione Climatica.

Qui potete vedere l'assemblaggio di uno dei due satelliti

Questo programma ha avuto non solo lo scopo di misurare le anomalie gravitazionali (ovvero variazioni di intensità del campo gravitazionale), ma anche quello di studiare la variazione delle masse dei ghiacciai, soprattutto quelle ai poli.

Sebbene questo programma sia in via di decommissionamento, GRACE ha permesso di accumulare ben 15 anni di informazioni, riuscendo a sopravvivere per un periodo ben 3 volte più lungo di quello preventivato (il programma avrebbe dovuto concludersi in 5 anni).

Nel 2009, al programma GRACE se n'è affiancato uno tutto europeo promosso dall'ESA (ente spaziale europeo), denominato GOCE (Gravity field and Ocean Circulation Explorer), con obiettivi molto simili.

Rappresentazione computerizzata del satellite GOCE

Ma, torniamo a Tom e Jerry.

Questi due satelliti orbitano in coppia attorno alla Terra 16 volte al giorno ad una quota di circa 500 km, mantenendo tra di loro una distanza media approssimativa di 200 km.

Mentre sembrano rincorrersi (ecco perché sono stati simpaticamente soprannominati Tom e Jerry) comunicano tra di loro le relative distanze, ottenute attraverso un articolato sistema di triangolazione con satelliti gps e stazioni al suolo.

Ma, esattamente, come funziona questo sistema?

Innanzitutto, dobbiamo ricordare perché la gravità terrestre non è costante.

Essa varia localmente perché la massa stessa, tra la superficie ed il centro della Terra, varia. Perché abbiamo regioni con catene montuose prominenti ed altre con profondi fondali marini, quindi non abbiamo solo una diversa quantità di massa, ma anche una sua eterogeneità con diversa capacità di attrazione gravitazionale. Variabilità alla quale si aggiunge anche un sottosuolo tutt'altro che omogeneo.

Detto ciò, i due satelliti hanno l'esatto compito di rilevare questa variazione, nella seguente maniera:

Quando il primo satellite passa su di una regione con gravità leggermente maggiore (ad esempio, una catena montuosa), è accelerato in avanti rispetto al gemello che lo segue. 

Questo, ovviamente, aumenta la distanza relativa tra i satelliti. 

Superata la zona a maggior gravità, il primo satellite inizia a a rallentare, mentre il secondo, che si trova adesso ad affrontare la medesima zona, viene accelerato. Questo fa sì che la distanza relativa tra i due satelliti si riduca.

Attraverso questo tira-e-molla tra i due satelliti si  deduce la gravità lungo il percorso dei due satelliti e  si ricava la mappa della variazione gravitazionale terrestre.

La sensibilità di questo sistema è strabiliante: il funzionamento accoppiato dei due satelliti è in grado di misurare spostamenti relativi dell'ordine dei 10 micrometri (approssimativamente 1/10 dello spessore di un capello).

Spero di aver inquadrato bene la questione.

Ma, veniamo al geoide perché, a questo punto, qualcuno si potrebbe chiedere cosa ha a che fare tutto questo con la forma della Terra.

Cosa c'entra la gravità con la forma geometrica della Terra?

Possiamo iniziare a rispondere a questa domanda attraverso la definizione di GEOIDE.

Un geoide è un solido teorico la cui superficie in ogni suo punto è perpendicolare alla direzione della  forza di gravità. 

Per capirci meglio, il geoide ha una superficie tale che, se decidessimo di posarci una palla, questa non rotolerebbe mai, qualsiasi punto di posa noi scegliessimo.

Un altro modo di dire le stessa cosa è che il geoide rappresenta la superficie media degli oceani.

Ma, in tutte le descrizioni di geoide non troverete una cosa importante (anche se non essenziale per la sua definizione)  che, in questo articolo, abbiamo già menzionato: la Terra ha una gravità variabile. 

Questo fa sì che la superficie del geoide non sia regolare. Sale di quota dove la gravità e maggiore e si abbassa dove è minore.

Nella seguente immagine, potete vedere una rappresentazione schematica che compara ellissoide, geoide e forma terrestre comprendente rilievi.

Il geoide corrisponde alla superfice degli oceani, lì dove ci sono effettivamente gli oceani, e ne costituisce una estensione dove, invece, c'è la terra ferma.

Di fatto, nel geoide viene fatta scomparire la terra ferma con i suoi rilievi, ma se ne tiene conto attraverso l'aumento di gravità rilevata dai satelliti. Nell'immagine, la quota del geoide si innalza rispetto al livello degli oceani, proprio in virtù della magiorata forza gravitazionale dovuta alla massa del rilievo.

Riassumendo, il geoide rimane sempre un solido ideale, per la cui definizione ci si basa esclusivamente sulla variazione d'intensità della forza gravitazionale.

Ci rimane un'ultima  cosa da chiarire:

Sebbene questa sequenza 

rappresenti il geoide

non ne rappresenta 

la proporzione

REALE

Abbiamo un indizio proprio nella scala dei colori sulla destra:

le quote variano dai -80 metri ai + 80 metri rispetto all'ellissoide di riferimento.

Stiamo parlando di METRI!

Ma, andiamo a curiosare nel manuale dei file scritti con il software MATLAB, utilizzati proprio per ottenere questa sequenza. 

Ecco la pagina dove è possibile reperire il codice realizzato da Ales Bezdek: 

www.asu.cas.cz

Non vi chiedo di capire come si programmi in MATLAB, ma vi voglio evidenziare un passaggio del codice dove si capisce chiaramente cosa rappresenta quella sequenza:

L'altezza del geoide ha un FATTORE DI AMPLIFICAZIONE di 1.3e4, il che significa che è stata enfatizzata di ben 13.000 volte. (e4 = 10.000 1.3e4 = 1.3 x 10.000 = 13.000)

Questa amplificazione è stata aggiunta per permettere di vedere un dislivello che, altrimenti, sarebbe stato impossibile rappresentare. Presumo che la scelta di questo fattore (13.000) sia del tutto arbitraria. 

Vogliamo vedere cosa succede se togliamo questo fattore di amplificazione?

Otteniamo la forma sferoidale che siamo soliti vedere nelle foto dallo spazio, perché la deformazione del geoide è veramente molto piccola, in un range di 200 metri, e non può essere apprezzata se non l'amplifichiamo in qualche maniera.

Spero che questo articolo abbia aiutato a fare un po' di chiarezza sulla questione "geoide".

Ovviamente, commentate e chiedete se non siete convinti.

Alla prossima.

Fonte: flatearthdelusion.blogspot.com