Якої форми Земля насправді
Поняття геоїду було запроваджено 1873 року німецьким математиком Йоганном Лістингом з метою характеристики форми Землі, адже вона не є сферичною, а сплющена з полюсів. За уявну поверхню геоїду було взято рівень океану в стан спокою і гіпотетично продовжено його під поверхнею материків, в результаті, вчені отримали ідеальну фігуру - еліпсоїд. Ця досить гіпотетична фігура і досі використовується в геодезії. Проте, у час стало зрозуміло, що гравітаційне полі Землі перестав бути однорідним. Спочатку якісь відхилення від еліпсоїда вважали місцевими гравітаційними аномаліями, проте з розвитком систем супутникової навігації та глобального позиціонування (GPS) стало зрозуміло, що “місцеві” аномалії мають планетарний характер! Наприклад, прилади GPS на борту літака чи корабля під час руху демонструють коливання висоти, хоча реально незмінна. Це викликається тим, що в програму навігаційного супутника за точку відліку було закладено гіпотетичну поверхню еліпсоїда з центром мас Землі, а посилення чи ослаблення сили тяжіння, яке існує насправді, і призводить до відхилення у показаннях приладів GPS. Більш того, за різною інтенсивністю сили тяжіння, предмети, що вільно падають, відхиляються від класичної перпендикулярної еліпсоїда лінії, однак, рухаються по перпендикулярній траєкторії саме до поверхні геоїду.
GOCE у своєму інструментарії містить надточний градіометр із трьома парами платинових акселометрів, які здатні зафіксувати найменші коливання, аж до однієї десятитрильйонної частки гал (1 гал = 1 м/с2 – міра прискорення), у гравітаційному полі Землі. Для картування змін сили тяжіння супутник обертається на екстремально низькій орбіті - всього 254,9км проходячи через небезпечні полярні області. На такій висоті сила тертя розрідженої атмосфери уповільнює рух GOCE, тому для того, щоб підтримати швидкість і не зійти з орбіти, у супутнику є система прискорення - іонний двигун, який час від часу вистрілює струменем стиснутого інертного газу ксенону.
Як виявилося, завдяки роботі GOCE, геоїд не тільки не має тієї ідеальної форми еліпсоїда, а взагалі схожий на “зів'яле і зморщене за зиму яблуко” зі своїми виступами та западинами… Аналіз даних показав, що гравітаційне поле Землі має три величезні ділянки з підвищеною силою тяжіння: Північна Америка, Індія та Гімалаї, а також Південний Тихий океан із Антарктидою. Найвищий рівень гравітації встановлений у північній частині Індійського океану та на півострові Індостан, де рівень поверхні океану більш ніж на 100 м нижче за площину еліпсоїда! Водночас, існує й три ділянки зі слабкою гравітацією – це Північна Атлантика з Європою, Океанія з Австралією та Південним Індійським океаном. Найнижчий рівень сили земного тяжіння існує над Ісландією та Папуа-Новою Гвінеєю – рівень океанічних вод тут височить приблизно на 80 м над площиною еліпсоїдної поверхні.
Результати, отримані зондом, ще потрібно опрацювати, проте вже зараз стає ясно, що неоднорідність гравітаційного поля Землі грає чи не ключову роль у циркуляції океанічних течій, причому як горизонтальних, так і вертикальних. Вчені також сподіваються удосконалити існуючі моделі зміни клімату майбутнього, адже тепер вони одержали точний інструмент прогнозування динаміки льоду у полярних районах. Крім того, знаючи рівень океану, який обумовлений земною гравітацією, а не лише припливами та відливами, що виникають під дієютяжіння Місяця, океанологам та екологам буде набагато простіше відслідковувати його зміни. Загалом ця місія у багатьох аспектах сприятиме розвитку науки про Землю, а також комерційно окупиться.