Gradiometrie


Gradiometrie

Gradiometrie ist die gleichzeitige Messung eines Gradienten mit zwei Sonden in einem festen Abstand relativ zueinander. Gradiometrie wird in der Geomagnetik und Gravimetrie angewandt und ist in der Theorie in den 1920er Jahren entstanden. Die Gradientenmessung benötigt präzise und schnelle Messungen, die in der Magnetik seit der Entwicklung des Fluxgate-Magnetometers 1937 möglich sind. In der Gravimetrie sind entsprechende Geräte in den 1990er Jahren entstanden. Durch die Messung von Relativwerten bei der Gravimetrie bleibt die Reduktion der Messwerte aus.

Inhaltsverzeichnis

Gradiometer in der Geomagnetik

Es gibt in der Magnetik zwei Anordnungen für Gradiometer.

Bei Luftmessungen werden Gradiometer mit kleinem Sensorabstand eingesetzt. Die Sensoren sind in fixem Abstand zueinander montiert. Dadurch entstehen keine Lageinstabilitäten, die Messfehler verursachen könnten. Allerdings sinkt so auch das Auflösungsvermögen.

Große Sensorabstände über 20 Meter kommen in bei Seemessungen zum Einsatz. Die Sensoren werden in großem Abstand zum Schiff geschleppt. Die Sensoren sind durch ein Kabel verbunden. Durch die flexible Verbindung können Lageinstabilitäten auftreten. Das Auflösungsvermögen steigt durch den Abstand der Sonden.

Gradiometer in der Gravimetrie

Die Schweregradientenmessung wird seit einigen Jahren satellitengestützt betrieben. Vor etwa 25 Jahren begann man die Entwicklung neuer, kreiselgestützter Messsysteme, um mit niedrig fliegenden künstlichen Erdsatelliten das Schwerefeld automatisch erfassen zu können. Wegen der technisch höchst anspruchsvollen Methodik war man allerdings erst Ende der 1990er erfolgreich.

Eines der wichtigsten dieser Projekte ist der Bau und späterer Betrieb des Satelliten GOCE (Gravity and Steady-State Ocean Circulation Explorer), der seit etwa 1995 in Kooperation der Raumfahrtbehörden ESA und NASA entwickelt wurde. Seine Sonden bestehen aus hochpräzisen Beschleunigungsmessern, die auf ultrastabilen Strukturen und Auslegern montiert werden und ununterbrochen alle neun Werte des Schwere-Tensors messen sollen. Damit erhofft man sich eine Bestimmung des globalen Geoids mit mindestens Zentimeter-Genauigkeit und einer Auflösung von etwa 100 Kilometern.

In Kombination mit anderen Messungen (v.a. GPS, Satelliten-Altimetrie und Satellite-to-Satellite Tracking) sind auch wichtige Beiträge zur Ozeanografie und anderen Geowissenschaften zu erwarten. Fast wichtiger als die Daten zum Geoid werden dessen langsame zeitliche Änderungen sein, die mit GOCE erstmals erfassbar werden.

Siehe auch

Literatur

  • Geldart Telford: Applied Geophysics. Cambridge University Press, Cambridge 1990, ISBN 0-521-32693-1

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