Геофизик NASA JPL Дональд Аргус с коллегами разработал новый метод определения положения центра масс Земли (геоцентра) с точностью до нескольких миллиметров.
Метод основан на сверхточном отслеживании спутников. Поскольку они движутся под действием гравитации вокруг геоцентра, малейшие изменения орбит показывают, куда он сместился. Методика объединяет GPS-наблюдения и данные об орбитах низкоорбитальных аппаратов, а не только лазерное слежение за спутниками LAGEOS, как раньше.
Учёные также учитывают деформацию земной коры из-за сезонной нагрузки воды и льда — это компенсирует ошибки, связанные со смещением наземных станций.
Геоцентр не совпадает с геометрическим центром планеты: перемещение огромных масс воды, льда и воздуха сдвигает его на несколько миллиметров в разных направлениях. До эпохи спутниковой навигации это мало кого волновало, но затем колебания геоцентра начали вносить ошибки в сигналы GPS, снижая точность определения координат и высоты.
Расчёты показали, что годовые колебания геоцентра примерно вдвое меньше, чем считалось восемь лет назад. Основной вклад вносят океаны, атмосфера и континентальные воды — снег, ледники, реки, почвенная и грунтовая влага.
Максимальное накопление снега в Северной Америке и Евразии в марте смещает центр масс примерно на 3 мм к Северному полюсу. В апреле около 2400 Гт дождевой воды в бассейне Амазонки сдвигают геоцентр на 2,2 мм в сторону Южной Америки. Осенью талые воды и осадки увеличивают массу океанов, особенно заметен вклад Тихого океана.
Положение геоцентра служит опорной точкой для спутниковой навигации, картографии и измерения высот. Предыдущие международные оценки 2017 и 2023 годов расходились на 7 мм — величину, сопоставимую с самим измеряемым эффектом.
Результаты согласуются с независимыми данными миссии GRACE-FO, запущенной в 2018 году. Два её спутника летят строем и фиксируют изменение расстояния между собой: над областью повышенной массы гравитация чуть смещает второй аппарат, что за месяц позволяет построить карту перераспределения массы Земли.
NASA планирует продолжить почти 25-летний ряд наблюдений с помощью миссии GRACE-C, запуск которой намечен на конец 2028 года.