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Freitag, 10.02.2012















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Das Wichtigste in Kürze

  • Die Erforschung der Erdschwere ist nahezu so alt wie die Gedanken über die Erde selbst. Bereits vor drei Jahrtausenden suchten Philosophen und Mathematiker den Grund für die Anziehungskraft der Erde. 1687 veröffentlicht Isaac Newton das Gravitationsgesetz, in dem er als Erklärung die Massenanziehung der Erde anführt.

  • Der Unterschied von Dichte zweier Massen ist der Grund für die Anziehung zueinander. Daher übt Materie aus der der Erdkern, -mantel und -kruste aufgebaut sind, durch ihre hohe Massendichte eine Anziehungskraft auf der gesamten Erdoberfläche aus.

  • Die durch die Drehbewegung der Erde entstehende Fliehkraft, schwächt jedoch die Erdanziehung, auch Gravimetrie genannt, ab. Da die Gravitation Richtung Erdmittelpunkt wirkt und die Fliehkraft Richtung Weltall, heben sie sich gegenseitig fast auf. Am Äquator wirkt die Fliehkraft so stark nach außen, dass die Materie der Erde sich dort angesammelt hat. Die Pole sind dadurch abgeflacht und der Äquator verbreitert: die Erde ist ein Ellipsoid.

  • Die Erdschwere ist die Kraft, die als Differenz aus Gravitation und Fliehkraft hervorgeht. Da beide Kräfte aber nicht überall gleich stark sind, gibt es unterschiedliche Schwerewerte. Während die Fliehkraft konstant vom Äquator zu den Polen hin abnimmt, variiert die Massenanziehung regional, wodurch auch die Schwerewerte schwanken.

  • Die Schwerewerte werden entweder mit der Messeinheit GAL auf einer Weltkarte in farblicher Abstufung dargestellt oder können in Höhenmeter umgerechnet werden. Die Höhenangaben werden mit einem Ellipsoid, das als Nullfläche der Schwere dient, verrechnet. Dessen Oberfläche hebt sich dann entsprechend an oder senkt sich ab. Durch die Dellen und Beulen sieht das Modell wie eine verschrumpelte Kartoffel aus: das Geoid.

  • Geowissenschaftler messen die Erdschwere mit Gravimetern an Land, aus dem Flugzeug und mithilfe von Satelliten. Da Gesteine mit höherer Dichte eine stärkere Anziehung haben, geben Schweremessungen Auskunft über die Zusammensetzung von Erdschichten.

  • Der Gravimeter ist daher wie ein „Röntgenstrahl“ für die Erde. Die Forscher können damit annäherungsweise nicht nur die Bewegung der Erdkruste beobachten, sondern auch flüssige Gesteinströme im Erdmantel verfolgen und die Hebung ganzer Kontinente nachweisen.

  • Je genauer die Messgeräte und -techniken werden, desto mehr Informationen entlocken die Wissenschaftler dem Schwerefeld der Erde. Mit jeder neuen Messung bekommt die Oberfläche des Geoids eine neue Delle oder Beule. Sogar periodische Veränderungen durch etwa jahreszeitliche Niederschläge oder die Verlagerung der Meeresströmungen werden aufgezeichnet.

  • Auch singuläre Ereignisse wie Vulkanausbrüche oder Erdbeben hinterlassen „Narben“ im Schwerefeld. Das Tsunami-Beben im Jahr 2004 etwa hinterließ eine zwei Zentimeter hohe Kante im Geoid.

  • Während die Wissenschaftler vom GeoForschungsZentrum Potsdam mit den Daten der Satellitenmission GRACE bereits Schwereunterschiede auf einen Zentimeter genau messen können, sind Gravimeter auf der Erdoberfläche bereits in der Lage Messungen im Nano-Bereich durchzuführen.

  • In Zukunft sollen die Satelliten GOCE und SWARM aber auch die Satellitendaten noch mehr präzisieren und vor allem Aufschluss über die Veränderungen der Meeresströme und den Einfluss der Atmosphäre auf die Erdeschwere geben.
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Stand 25.11.2005
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