물리 현상으로 본 지구 - 지구물리학 -

물리 현상으로 본 지구- 지구물리학 - 교재 관련부분: 2장, 9장, 11장, 16장, 17장, 21장 등.

지구물리학 (Geophysics) 이란? 지구과학: 천문, 대기과학, 지질학, 지구물리학, 해양학... 지구물리학: 1) 연구대상 : 지구 고체지구물리학 vs 행성지구물리학 2) 연구방법 : 물리현상, 물리량을 이용

국제 표준물리량 (SI) • 길이(미터) • 질량(킬로그램) • 온도(켈빈) • 전류(암페어) • 물질량(몰) • 광도(칸델라)

지구의 물리량 • 중력(Gravity) • 자기(Magnetism) • 흔들림(Elastic Waves) -지진 • 방사능(Radioactivity) • 온도(Temperature) • 밀도 (Density) • 압력 (Pressure) • 반사도 (Reflectivity)

지구물리학적 연구 방법 다양한 위치에서 다양한 도구를 이용하여 지구를 관찰 • 하늘에서: • 위성 측지 및 지구물리학(Space Geodesy and Geophysics) • 원격탐사(Remote Sensing) • 지리정보시스템 (GIS) • 지상에서: • 지진 및 탄성파탐사 (Earthquake, Seismology) • 전기, 전자, 지표 레이더 탐사(Electric, EM, GPR) • 중력, 자기 탐사 (Gravity and Geomagnetism) • 지하에서 • 시추공 지구물리학 (Borehole Geophysics) • 지열 및 지하수 (Geothermal and Hydrogeology )

하늘에서 이루어지는 지구 연구

인공위성 지구물리(Satellite Geophysics) : 인공위성 및 우주 기술로 지구의 물리량과 그 변화를 관측. • 우주 측지학 (Space Geodesy) • 우주 기술을 이용하여 인공위성과 지상의 위치 정밀 측정 • 판구조 운동, 지각 변동 등 연간 수 센티미터의 움직임 실측 • SLR, DORIS, GPS, VLBI, Altimeter, InSAR • 인공위성 원격탐사 (Satellite Remote Sensing) • 지각, 해양, 대기 등의 관측을 목표로 지구를 비롯한 태양계 관측 인공위성들이 다양하게 존재 • 전자기파 센서를 통한 지상관측 자료 취득 및 분석 • 광학 영상, 레이더 영상, 위성 자료

SLR (Satellite Laser Ranging) • 지상에서 위성으로 레이저빔을 발사 • 위성에 부착된 반사판으로부터 되돌아오는 시간으로 거리 측정 • 위성과 지상의 위치를 cm 정확도로 측정

DORIS • 유럽의 위성 위치 추적 시스템 • 전파이용으로 전천후 • 전세계 50여 개 지상국에서 전파 발사하여 위성에서 수신 • 지상국과 위성간의 속도로 인한 전파의 도플러 효과 측정 • 1센티미터 위치 정밀도

GPS (Global Positioning System) • 수 십 기의 위성에서 지상으로 전파 발사 • 최소 4기 이상의 위성 신호를 이용하여 지상 수신점의 (X, Y, Z, T) 결정

VLBI (Very Large Baseline Interferometer) • Quasar 빛을 전세계에 흩어진 여러 대의 전파망원경으로 동시 측정 • 전파의 상대적 위상 비교하여 지상기준점 위치 측정 • 연간 수 밀리미터의 판구조론적 지각변형 측정

고도계 (Altimeter) • 위성에서 지상으로 전파 혹은 레이저빔을 쏘아서 되돌아오는 신호를 이용하여거리(Range) 측정 • SLR, DORIS, GPS 시스템으로 위성고도 측정 • 지상고도= 위성고도–거리

GPS를 이용한 지각의 움직임 GPS 네트워크를 이용하여 연간 지각의 움직임을 센티미터 단위로 측정

바다의 높이 Jason-1이 Radar Altimeter를 이용하여 얻은 전세계 해양의 높이. 엘리뇨 현상을 일으키는 해류 상승이 2004년 7월 27일경에 최고조에 달하고 있음.

GRACE 위성 중력탐사 • 지구 내부 지하 구조에 따른 미세한 중력 변화를 측정 • 두 위성간 거리변화를 마이크로 미터 단위로 측정하여 지오이드 결정 • 기존 중력 관측보다 10배 정확 • 판구조론 해석, 자원 탐사, 측지 등에 이용 • 해수의 흐름, 지하수의 유동, 미세한 지표변화를 관측. • Superconducting Gravimeter: ngal 정밀도, 위성 중력 자료의 지상보정에 이용.

인공위성 자력탐사 • Explorer 1 – January 31 1958 • Dr. James Van Allen • Geiser Counter • 입자가 지구자기장에 갇혀 응집된 두 층의 반알랜(Van Allen)대 발견

지구 자기장과 오로라 • 반 알랜대는 강력한 태양 방사선으로부터 지구의 생명체를 보호 • 남북위 70도 이상에서는 반알랜대 약화 • 이 지역에서는 태양에서 나오는 강력한 방사선이 대기 깊숙이 침입하여 질소, 산소등과 충돌하며 빛을 내는 현상이 오로라 북극 오로라 우주에서 본 오로라

인공위성 영상 레이더–지표 고도 2001년 우주왕복선 SRTM 임무에 의해 만들어진 지표 고도자료

우주에서 관측된 지진, 화산, 빙하 지진 화산 빙하

DInSAR – Earthquake 인공위성 SAR 자료에 의해 얻어진 지진으로 인한 지표의 미세한 움직임

DInSAR - Volcano 인공위성 레이더로 화산에서의 마그마 운동에 의한 지표 변형 측정

DInSAR –빙하 움직임 인공위성 레이더로 측정된 빙하 표면의 미세한 움직임 (속도 벡터)

DInSAR –지반침하 인공위성 SAR 영상으로 밝혀진, 미국 라스베가스에서 지하수 과다 이용으로 인한 지반침하

인공위성 고해상도 영상 Ikonos-2 위성으로 찍은 대전 엑스포 공원. 해상도 1미터.

인공위성 다중 채널 영상 3-2-1 7-5-5 이탈리아 에트나 화산의 Hyperion 영상

행성 탐사

NASA와 ESA의 화성 탐사 Mars Express Mars Odyssey

국가 지리정보시스템 사업Geographic Information System (GIS)

국가 항공우주 개발계획 2015년까지 총 20기의 인공위성 발사 예정

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