Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Sonnensystem : Artikel [ Druckansicht ]

 
ERDE
Blick ins Erdinnere mit Atomuhren
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Zürich
astronews.com
12. November 2012

Das Geoid der Erde könnte bald mithilfe extrem genauer Atomuhren vermessen werden. Auf diese faszinierende Möglichkeit hat nun ein internationales Wissenschaftlerteam hingewiesen. Das auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie basierende Verfahren ließe sich zudem auch zur Erforschung des Erdinneren einsetzen.

Erde
 
Die Erde könnte bald mithilfe präziser Atomuhren und Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vermessen werden. Bild: NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring [Großansicht als Bild des Tages vom 27. Januar 2012]

Erzlagerstätten oder verborgene Wasservorkommen im Innern der Erde von der Oberfläche aus identifizieren - mithilfe ultrapräziser portabler Atomuhren könnte dies in den nächsten Jahren möglich werden. Das zumindest glaubt ein internationales Wissenschaftler-Team, zu dem auch die Astrophysiker Philippe Jetzer und Ruxandra Bondarescu von der Universität Zürich gehören.

In einem in der Zeitschrift Geophysical Journal International veröffentlichten Beitrag zeigen die Forscher, dass Atomuhren jetzt die erforderliche Präzision erreicht haben, um für geophysikalische Vermessungszwecke eingesetzt werden zu können. Neben der direkten Messung des Geoids - der wahren physikalischen Form der Erde - könnten solche Atomuhren in Zukunft für die Erkundung des Erdinnern eingesetzt werden.

Heute kann das Geoid der Erde - der Fläche, auf der das gleiche Erdanziehungspotential herrscht - nur indirekt erschlossen werden. Ausgangswert für die Berechnungen bildet die Erdanziehung an der Oberfläche der Ozeane. Um das Geoid im Bereich der Kontinente zu berechnen, werden die relativen Abweichungen der Satellitenumlaufbahnen von der Ideallinie herangezogen und unter Berücksichtigung der tatsächlichen Höhe über dem Meer des überflogenen Orts aufwändig umgerechnet. Die verfahrensabhängigen Unsicherheiten dabei sind allerdings groß.

Die Bestimmung des Geoids mit Hilfe von Atomuhren basiert auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie und wird seit bald dreißig Jahren theoretisch diskutiert. Die Idee ist, dass Uhren, die sich in verschiedenen Distanzen zu einem massiven Körper und dessen Gravitationsfeld befinden, unterschiedlich schnell "ticken". Je näher sich die Uhr beim Körper befindet, desto langsamer läuft sie. Der Gangunterschied der beiden Uhren ist allerdings so gering, dass es bislang nicht möglich gewesen ist, die postulierte Zeitdifferenz tatsächlich zu messen.

Werbung

"Die ultrapräzisen Atomuhren der neusten Generation können die Zeitdifferenz zweier dreißig Zentimeter übereinander positionierter Uhren effektiv messen", erläutert Bondarescu. "Damit rückt die Vermessung des Geoids der Erde in greifbare Nähe." Zur Bestimmung des Geoids muss eine ultrapräzise Atomuhr auf Meereshöhe platziert werden und damit auf der exakten Höhe des Geoids. Eine zweite solche Atomuhr wird an einen beliebigen Punkt auf dem Festland gebracht und mit der ersten Uhr über ein Glasfaserkabel synchronisiert.

Die zweite Uhr wird nun langsamer oder schneller laufen - je nachdem, ob sie sich unter oder über dem Geoid befindet. Anhand der exakten Höhe über dem Meerspiegels des Messpunktes und der festgestellten Gangunterschiede sind Geophysiker anschließend in der Lage, Aussagen über die Beschaffenheit des Untergrundes zu machen. Auf diese Weise kann der Verlauf tektonischer Platten, unterirdischer Wasservorkommen oder Erzlagerstätten kartiert werden.

Kartierungen sind grundsätzlich bis in sehr große Tiefen möglich, vorausgesetzt die zu messende Struktur im Erdinnern und ihr Dichteunterschied zum Umgebungsmaterial sind ausreichend groß. Die Wissenschaftler haben berechnet, dass mittels ultrapräziser Atomuhren eine Struktur mit einer Ausdehnung von nur 1,5 Kilometern Durchmesser und einer geringfügigen Dichteanomalie von zwanzig Prozent in einer Tiefe von zwei Kilometern detektiert werden kann.

Zurzeit funktionieren ultrapräzise Atomuhren nur in Labors, sie sind also nicht transportabel und können entsprechend nicht für Messungen im Feld eingesetzt werden. Doch dies wird sich in den nächsten Jahren ändern: Bereits heute wird  an der Entwicklung von portablen ultrapräzisen Atomuhren gearbeitet. "Frühestens 2022 wird eine solch ultrapräzise portable Atomuhr an Bord eines ESA-Satelliten ins All fliegen", so Prof. Philippe Jetzer, der Schweizer Verteter bei der STE-Quest-Satellitenmission, deren Ziel es ist, die allgemeine Relativitätstheorie sehr genau zu prüfen. Bereits 2014 oder 2015 soll das Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) zur Internationalen Raumstation ISS gebracht werden (astronews.com berichtete). ACES ist ein erster Prototyp, der allerdings noch nicht die Präzision von STE-Quest hat.

Forum
Blick ins Erdinnere mit Atomuhren. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
ISS: Raumstation erhält hochgenaue Uhren - 15. Dezember 2012
Links im WWW
Universität Zürich
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
 
Werbung
Werbung
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2017. Alle Rechte vorbehalten.  W3C

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2017
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: http://www.astronews.com/news/artikel/2012/11