Wissen : Unförmig, aber anziehend

Bis auf zwölf Kilometer genau: Potsdamer Forscher berechnen Modell der Erde

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Keine Kugel. Die Überhöhung zeigt, wo die Erde von der Ideallinie abweicht.Foto: GFZ
Keine Kugel. Die Überhöhung zeigt, wo die Erde von der Ideallinie abweicht.Foto: GFZ

Lässt man an verschiedenen Orten auf der Welt eine Kugel fallen, braucht sie unterschiedlich lange, um den Boden zu erreichen. Selbst dann, wenn sie im luftleeren Raum und stets aus der gleichen Höhe losgelassen wird. Grund dafür ist die unterschiedlich große Erdanziehungskraft. Sie hängt nicht nur von der Gestalt der Erde ab, die dazu führt, dass manche Gebiete näher am Erdmittelpunkt sind als andere. Auch die Massenverteilung im Untergrund spielt eine Rolle: Dort, wo eher leichte Gesteine sind, ist die Erdanziehungskraft geringer; wo schweres Material ist, ist die Gravitation stärker.

Die Abweichungen der Erdanziehungskraft lassen sich am Computer zusammenfassen. Als „Potsdamer Schwerekartoffel“ hat es die Darstellung zu einer gewissen Berühmtheit gebracht. Jetzt hat das Deutsche Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ) eine neue Kartoffel veröffentlicht. Sie ist rund viermal präziser als ihre Vorgängerin. Grundlage ist das Modell „Eigen-6C“, das kürzlich am GFZ in Zusammenarbeit mit der Groupe de Recherche de Géodésie Spaciale aus Toulouse berechnet wurde. Es basiert auf Daten der Satelliten „Lageos“, „Grace“ und „Goce“. Außerdem gingen Schweremessungen am Boden und aus Flugzeugen ein. „Wir erreichen damit eine räumliche Auflösung von zwölf Kilometern“, sagt Christoph Förste, einer der beteiligten Wissenschaftler.

Das Ergebnis wird auch als „Geoid“ bezeichnet. Das ist eine Fläche um die Erde, wo an jedem Punkt die gleiche Erdanziehungskraft herrscht. Gäbe es kein Festland und nur einen riesigen Ozean, würde der Wasserspiegel genau diese Form einnehmen. Mit Bergen und Tälern.

Das hört sich verrückt an, aber das Wasser folgt nicht den geometrischen Höhen und Tiefen, sondern dem Erdschwerefeld. Das lässt sich im Indischen Ozean nachweisen. Dort gibt es eine Zone, in der die Dichte – und damit die Masse – des Untergrunds relativ gering ist (im Bild rechts blau gekennzeichnet). Um die gleiche Gravitationskraft wie in der Nachbarschaft zu erreichen, muss man näher an den Erdkern heran. Tatsächlich macht der Wasserspiegel dort eine Delle von rund 100 Metern nach unten, die niemals gefüllt wird – denn das verstieße gegen das Gesetz der gleichen Erdanziehung. Bezogen auf den Durchmesser der Erde von rund 12 700 Kilometern fällt das kaum auf, deshalb ist die Abbildung auch 15 000-fach überhöht.

Andererseits gibt es Gebiete, wo die Erdanziehungskraft sehr hoch ist, etwa rund um Island (oben links in Rot). Förste: „Dort steigt viel Magma aus der Tiefe empor, so dass es überdurchschnittlich viel Masse und damit eine höhere Gravitationskraft gibt.“ Ralf Nestler

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