Кіріспе

Жер серіктерін пайдалану арқылы Жерді өлшеу

Жер серігі геодезиясы – жасанды спутниктердің көмегімен жүзеге асырылатын геодезия, яғни Жердің пішіні мен өлшемдерін, оның бетіндегі нысандардың орналасуын және жасанды спутниктер техникасы арқылы Жердің гравитациялық өрісінің бейнесін өлшеу. Ол ғарыш геодезиясының кең ауқымына жатады. Дәстүрлі астрономиялық геодезия, әдетте, жерсеріктік геодезияның бір бөлігі деп есептелмейді, бірақ олардың техникаларында көптеген ортақ нәрселер бар. Жерсеріктік геодезияның негізгі мақсаттары:

Жердің пішінін анықтау, позициялық орналасу және навигация (геометриялық жерсеріктік геодезия)
Геоидты, Жердің гравитациялық өрісін және оның уақыт бойынша өзгеруін анықтау (динамикалық жерсеріктік геодезия немесе жерсеріктік физикалық геодезия)
Жер қыртысының динамикасы және полюстік қозғалыс сияқты геодинамикалық құбылыстарды өлшеу.

Жерсеріктік геодезиялық деректер мен әдістерді навигация, гидрография, океанография және геофизика сияқты түрлі салаларда қолдануға болады. Жерсеріктік геодезия орбиталық механикаға көптеген жағдайларда сүйенеді.

Алғашқы қадамдар (1957-1970)

Спутниктік геодезия 1957 жылы "Спутник" ұшырылғаннан кейін көп ұзамай басталды. 1958 жылы Explorer 1 және Sputnik 2 бақылаулары Жердің жалпақтауын дәл анықтауға мүмкіндік берді. 1960 жылдары Доплер спутнигі Transit 1B және Echo 1, Echo 2 және PAGEOS спутниктері ұшырылды. Алғашқы арнайы геодезиялық спутник – ANNA 1B, ол NASA, Қорғаныс министрлігі және басқа да азаматтық агенттіктердің бірлескен жобасы болды. ANNA 1B АҚШ армиясының SECOR (Sequential Collation of Range) құралдарының алғашқысын тасымалдады. Бұл миссиялар геопотенциалдың басты сфералық гармоникалық коэффициенттерін, геоидтің жалпы пішінін дәл анықтауға және әлемдік геодезиялық жүйелерді байланыстыруға әкелді. Кеңес әскери спутниктері 1960 жылдардың соңы мен 1970 жылдардың басында баллистикалық зымырандарды бағыттауға көмектесу үшін геодезиялық миссияларды орындады.

Дүниежүзілік геодезиялық жүйеге қарай (1970-1990)

Транзит спутниктік жүйесі Допплер зерттеулері, навигация және позицияны анықтау үшін кеңінен қолданылды. 1970 жылдардағы спутниктерді бүкіл әлемдік триангуляциялық желілер арқылы бақылау Дүниежүзілік геодезиялық жүйенің құрылуына мүмкіндік берді. 1980 жылдары АҚШ-тың GPS-ті әзірлеуі дәл навигация мен позицияны анықтауға жол ашты және бұл геодезияда стандартты құралға айналды. 1980 және 1990 жылдары спутниктік геодезия жер қыртысының қозғалысы, Жердің айналуы және полюстік қозғалыс сияқты геодинамикалық құбылыстарды бақылау үшін қолданыла бастады.

Қазіргі заман (1990-қазіргі уақыт)

1990 жылдары тұрақты геодезиялық желілерді және координаттық жүйелерді дамытуға назар аударылды. 2000 жылдары Жердің гравитациялық өрісін өлшеу үшін CHAMP, GRACE және GOCE сияқты арнайы спутниктер ұшырылды.

Биіктік өлшеу

Seasat (1978) және TOPEX / Poseidon (1992–2006) сияқты спутниктер ғарыш кемесінен Жер бетінің (теңіз, мұз және құрлық) биіктігін өлшеу үшін жетілдірілген екі жолақты радиолокациялық биіктік өлшегіштерді пайдаланды. Jason 1 2001 жылы, Jason 2 2008 жылы және Jason 3 2016 жылдың қаңтар айында іске қосылды. Бұл өлшемдер орбиталық элементтермен (GPS қолдауымен) біріктіріліп, жер бедерін анықтауға мүмкіндік береді. Радиотолқындардың екі әртүрлі ұзындығы биіктік өлшегішке ионосферадағы кідірістерді автоматты түрде түзетуге мүмкіндік береді. Ғарышқа ұшырылған радиолокациялық биіктік өлшегіштер теңіз беті топографиясын, теңіз бетіндегі төбелер мен ойыстарды картаға түсіруде өте тиімді құрал болып табылады. Бұл құралдар микротолқын импульсын теңіз бетіне жіберіп, оның кері қайту уақытын тіркеп алады. Микротолқынды радиометр атмосферадағы су буынан туындаған кез келген кідірісті түзетуге көмектеседі. Сонымен қатар, ионосферадағы электрондардың және атмосфераның құрғақ ауа массасының әсерін ескеру үшін қосымша түзетулер қажет. Бұл деректерді ғарыш кемесінің нақты орнымен біріктіру арқылы теңіз бетінің биіктігін бірнеше сантиметрге дейін (шамамен бір дюйм) анықтауға болады. Кері қайтатын сигналдың күші мен пішіні желдің жылдамдығы және толқындардың биіктігі туралы ақпарат береді. Бұл деректер мұхит моделінде мұхит ағындарының жылдамдығы мен бағытын, сондай-ақ мұхитта сақталатын жылудың мөлшері мен орналасуын есептеу үшін қолданылады, бұл жаһандық климаттың өзгеруін көрсетеді.

Лазерлік биіктік өлшеу

Лазерлік биіктік өлшегіш оптикалық немесе инфрақызыл толқын ұзындығындағы жарық сәулесінің бара-қайта уақытын пайдаланып, ғарыш кемесінің биіктігін анықтайды немесе, керісінше, жер бетінің топографиясын өлшейді. Мысалдар: ICESat, MOLA.