VLBI för geodesi och geodynamik

Rüdiger Haas

presentation på TREFpunkt Göteborg, 21 oktober,2004

VLBI principen:

(Water vapor)

Trop

osph

ere

Iono

sphe

re

Stra

tosp

here

Plas

mas

pher

e

Mag

neto

sphe

re

Sola

r Sys

tem

Our

Gal

axy

Oth

er g

alax

ies

Extra

gala

ctic

spa

ce

kvasar jorden

500 km5000 km1 km

10 km50 km10^5 km10^9 km10^18 km

10^5 ly

10^20 km

10^22 km

10^7 ly10^9 ly

Signalväg mellan kvasar och jorden:

• S/X-band mottagning• nerblandning• 1-bit sampling • precis tidsinformation

(vätemaser)• Faskalibrering

• korrelation• ”band-width synthesis”• => ”group delay” τ

noggrannhet:

στ ≈ 12π ⋅SNR⋅B*

SNR≈ A1 ⋅A2Ts1 ⋅Ts2

⋅2⋅B⋅t ⋅ F2k

(idag ca 10 pikosekunder)

Geodetiska VLBI observationer:

Vektorerna är definerade i olika referenssystem:

τ=−1c

⋅bi ⋅ki

bi.6 =x2 −x1

y2 −y1z2 −z1

⎛

⎝

⎜ ⎜ ⎜

⎞

⎠

⎟ ⎟ ⎟ ki .2 =cosδ ⋅cosαcosδ ⋅sinα

sinδ

⎛

⎝

⎜ ⎜ ⎜

⎞

⎠

⎟ ⎟ ⎟

τgeo=−1c

⋅bi.6 ⋅W⋅S⋅N⋅P ⋅ki .2

Geodynamiskaprocesser:

Forskningsmål:

• Referenssystem (”celestial & terrestrial”)

• Förhållendet mellan referenssystemen (jordorientering och -rotation)

• Geodynamiska processer (plattektonik, jordrotation, tidsjord, belastningseffekter, etc.)

Celestial <=== Reference

Frame (ICRF)

Terrestrial Reference ===>Frame (ITRF)

ITRF Stations-hastigheter

===>

Förhållandet mellanreferenssystemen:

===> jordorienteringoch jordrotation

Exempel: VLBI korrektioner till IAU1980 nutationsmodel.

==> Den nya IAU2000 nutationsmodelen baseras på teori och resultat från geodetisk VLBI.

Exempel: Resultat för polrörelse.

==> Består i huvudsak av en årlig komponent och Chandler komponenten.

Exempel:Variationer i dygnslängden (length-of-day, Lod).

Exempel: Variationer i dygnslängden (length-of-day, lod).

El Niño El NiñoEl NiñoEl Niño El Niño

Exempel: Ionosfärsparameter – TEC.

Exempel: Troposfärsparameter – vattenånga.

Varför nära-realtids eVLBI för geodesi?

• Minskad dataförlust – ökat pålitlighet• Större bandbredd – ökat noggrannhet• Jordrotationsforskning, speciellt hf-EOP och UT1• Service för GNSS (=> navigation på jorden)• Rymdnavigation (e.g. NASA marssond behövde nära-

realtids UT1)• Flexibilitet för att studera tidsbegränsade geofysikaliska

fenomen, t.ex. jordbävningar, co- och post-seismiska deformationer, vulkanutbrott, etc.

Exempel påhf-EOP:8 timmarsperiodicitet i CONT02 polrörelen.

Exempel påtidsbegränsadegeofysikaliskafenomen: Deformation av jordskorpani Japan,(Keystone Project).