Gravimetrie

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Dieser Artikel behandelt die Vermessung des lokalen Schwerefeldes. Zu den Verfahren der quantitativ-chemischen Analyse siehe Gravimetrie (Chemie).

Der Begriff Gravimetrie bezeichnet die Methoden, mit denen das lokale Schwerefeld vermessen wird. Anhand der unterschiedlichen Stärke der Schwerebeschleunigung an verschiedenen Orten lassen sich Aussagen über die Verteilung der Massen in der Erdkruste und über die Gesteinsdichte treffen.

Schwerefeld der Erde im Südpolarmeer. Blaue Abweichung = negativ, Rottöne = positiv.

[Bearbeiten] Messprinzipien

Die Gravitation lässt sich z.B. aus der Schwingungsdauer eines Pendels bestimmen, doch ist die Genauigkeit auf einige Millionstel der Schwerkraft beschränkt. Mit modernen Gravimetern, die nach dem Prinzip der Federwaage arbeiten, sind hingegen relative Messunsicherheiten bis herab zu 5·10^-9 erreichbar, mit supraleitenden Gravimetern sogar bis 10^-11. Mit dem Messprinzip "Freier Fall" (im Vakuum) lässt sich die Schwere auch absolut bestimmen.

[Bearbeiten] Gelände-Reduktion und Interpretation

Vor einer exakten Interpretation der Messergebnisse (Erforschung der Erdkruste oder des Erdschwerefeldes) müssen sie um den Einfluss des Geländes reduziert werden. Dieser Rechenschritt heißt "Geländereduktion" oder "topografische Reduktion". Hat man sie früher mit Folien auf [Landkarte]]n bestimmt, so wird sie heute mit digitalen Geländemodellen ( DTM) berechnet. Die typische Rasterweite eines DTM liegt zwischen 50 m und 500 m.

Berge krümmen die Lotrichtung um bis zu 0,01° und ändern die Schwerkraft um bis zu 0,02%, weshalb eine "Geländereduktion" nötig ist. Die Schwerkraft hängt mit dem gegenseitigen Abstand der Niveauflächen zusammen, während die Lotlinien auf sie (und auf das Geoid) immer senkrecht stehen.

Diese Reduktionen und die verbleibenden Schwereanomalien können über 200 Milligal (0.2 Gal) erreichen, was 0.02 Prozent der Schwerkraft bedeutet. Die Anomalien geben Aufschluss über geologische Unregelmäßigkeiten im Untergrund, welche durch abweichende Dichte von Gesteinen, durch Erdöl- oder Erzlager bzw. unterschiedlich tiefen Erdmantel verursacht werden. Sie werden häufig zur Ortung von Lagerstätten genutzt.

Eine andere Anwendung der Gravimetrie ist die Ermittlung von Niveauflächen des Erdschwerefeldes für die Geoidbestimmung. Das Geoid weicht global um ± 50 Meter (maximal 110 m) vom Erdellipsoid ab und kann durch gut verteilte Schweremessungen mit Genauigkeiten von einigen cm...dm bestimmt werden.

[Bearbeiten] Gravimetrische Methoden

"Gravimetrisch" nennt man jene

• Methoden, die den Verlauf des Geoids bzw. der Niveauflächen durch Messung der Schwerkraft ermitteln, bzw.
• Methoden der Angewandten Geophysik, welche Rohstoffe und Gesteine der Erdkruste durch Berechnung von Schwereanomalien erforscht.

In flachen Ländern sind diese Methoden besonders wirtschaftlich. Hingegen sind im Gebirge die Einflüsse des Geländes auf die Schwerkraft nur schwierig zu erfassen. Daher sind dort andere Methoden vorteilhafter,
z.B. die astrogeodätische Geoidbestimmung (Messung der Lotabweichung) oder Verfahren der Seismik.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Geophysik, Geodäsie, Geologie, Gradiometrie, Geopotential, Anomalie
• Exploration, Erdöl-, Erzlagerstätte, Gesteinsdichte, Präzisionswaage
• Massenverteilung der Kontinente, Mohorovicic-Diskontinuität, Isostasie

[Bearbeiten] Literatur

• Wolfgang Torge: Gravimetry. Lehruch 477 p., de Gruyter-Verlag, Berlin 1990
• K.Ledersteger: Astronomische und Physikalische Geodäsie (Erdmessung), JEK Band V, J.B.Metzler-Verlag, Stuttgart 1968
• Geodätische Woche 2005, Session 4: Terrestrische und Fluggravimetrie (Abstracts)