Gravimetrie: Dem Erdschwerefeld auf der Spur GEOTECHNOLOGIEN im Focus - scinexx | Das Wissensmagazin
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Gravimetrie: Dem Erdschwerefeld auf der Spur

GEOTECHNOLOGIEN im Focus

Modell des Erdschwerefelds © GFZ Potsdam

Dass die Erde eine Anziehungskraft besitzt, erlebt jeder Mensch buchstäblich am eigenen Leibe: Ohne sie würden wir haltlos in den Weltraum hinaus geschleudert werden – ähnlich wie ein Stein, der lose auf einem sich schnell drehenden Karussell platziert wird. Die Richtung dieser Kraft aus dem Erdinneren ist auch im Alltag an vielem erkennbar: Gegenstände fallen zu Boden – ihr entgegen, Flüssigkeiten richten ihre Oberfläche senkrecht zu ihr aus, nach dem ähnlichen Prinzip zeigt das Bläschen in einer Wasserwaage die Waagerechte an.

Doch diese aus der Masse der Erde resultierende Erdanziehungkraft ist nicht immer und überall gleich. Das so genannte Erdschwerefeld wird durch Dichteunterschiede im Erdkörper aber auch durch die Fliehkraft der Erdrotation beeinflusst. Unterschiedliche Gesteine und Temperaturen bedingen Dichteunterschiede. Strukturen des Erdinneren werden so sichtbar. Die Auswertung zeigt die Erde daher eher fleckigund verbeult denn als glatte blaue Kugel.

Genau diese Flecken und Verformungen jedoch sind sowohl für die Wissenschaft als auch für die Wirtschaft hoch interessant. Denn hinter ihnen verbergen sich wertvolle Hinweise: Geophysiker entnehmen aus ihnen beispielsweise, wo erdbebengefährdete Bruchzonen der tektonischen Platten liegen oder wie tief die Gebirge ihre Wurzeln in das Erdinnere ausdehnen, Geologen fahnden mit ihrer Hilfe nach Lagerstätten von Erzen und anderen anderen Bodenschätzen, Klimaforscher und Meereskundler nutzen die Schweremodelle, um die Änderungen der Meeresspiegel und -strömungen zu ermitteln.

Anhand von sehr kleinräumigen Schwankungen des Erdschwerefeldes können Archäologen und Höhlenkundler oftmals sogar die Position und Ausdehnung von unterirdischen Grabkammern oder Höhlensystemen feststellen. Ohne eine genaue Kenntnis und die ständige Messung des Erdschwerefeldes wären aber auch eine ganze Reihe moderner technischer Anwendungen heute nicht möglich: Der Strom für viele hochsensible elektronische Waagen wird anhand des Schwerefelds geeicht, Ozeanographen und Geodäten nutzen die Werte als Referenz für ihre Vermessungen und auch die genaue Positionierung von Satelliten, beispielsweise für das GPS, wäre ohne Rücksichtnahme und Einbeziehung der Schwerkraftvariationen zum Scheitern verurteilt.

International wird dementsprechend ein immenser Aufwand betrieben, um die Erde noch genauer und lückenloser gravimetrisch zu vermessen – ganze Branchen wie die Telekommunikationsindustrie hängen maßgeblich von der Kenntnis dieser Werte ab. Ein wichtiger Teil der Erdschweremessungen wird zur Zeit über spezielle Satelliten wie CHAMP oder GRACE durchgeführt. Hier sind deutsche Wissenschaftler – unter anderem in Projekten des F&E-Programms GEOTECHNOLOGIEN – maßgeblich beteiligt.

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(GFZ Potsdam; GEOTECHNOLOGIEN, 04.09.2003 – NPO)

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