|
Das Taumeln der Erdachse präzise vermessen
Redaktion
/ Pressemitteilung der Technische Universität München
astronews.com
4. September 2025
Wenn die Erde sich durch das Weltall bewegt, eiert sie dabei
ein klein wenig. Einem Team ist es nun gelungen, diese Schwankungen der Erdachse
mit einer völlig neuen Methode zu vermessen - bislang war das nur durch
aufwändige Radioastronomie möglich. Das Team nutzte dafür einen hochpräzisen
Ringlaser. Damit könnten in Zukunft noch genauere Messungen möglich sein.
Geophysiker Dr. Andre Gebauer in der
Ringlaserkonstruktion des Großringlasers G,
Institut für Astronomische und Physikalische
Geodaesie (IAPG) der TU München am Geodätischen
Observatorium Wettzell / Bad Koetzting.
Foto: Astrid Eckert / TU München [Großansicht] |
"Uns ist damit ein großer Fortschritt in der Vermessung der Erde gelungen",
freut sich Prof. K. Ulrich Schreiber vom Ingenieurinstitut für Astronomische und
Physikalische Geodäsie der Technischen Universität München (TUM). "Was unser
Ringlaser kann, ist weltweit einzigartig. Wir sind 100-mal genauer, als es
bislang mit Gyroskopen oder anderen Ringlasern möglich war. Die exakte Messung
der Schwankungen hilft dem Verständnis und der präzisen Modellierung des Systems
Erde."
In der Realität ist die Erdachse nicht, wie bei einem Globus, fest am Himmel
verankert. Auf sie wirken verschiedene Kräfte ein, die sie in unterschiedlichem
Ausmaß schwanken lassen. Am stärksten ist der Einfluss durch die nicht exakt
runde Form der Erde; sie ist am Äquator etwas dicker als an den Polen. Der
Präzession genannte Effekt sorgt dafür, dass die Verlängerung der Erdachse am
Himmel einen Kreis beschreibt. Derzeit ist sie genau auf den Polarstern
ausgerichtet. Doch in Zukunft werden es andere Sterne sein, bevor sie in einem
Rhythmus von 26.000 Jahren dann wieder zum Polarstern zurückkehrt.
Aber auch die sich manchmal gegenseitig verstärkenden oder abschwächenden
Gravitationskräfte von Sonne und Mond zerren an der Erdachse. Dieser Nutation
genannte Effekt sorgt für kleinere Wellenbewegungen des Präzessionskreises der
Erdachse. Es gibt eine deutliche Nutation mit einer Periode von 18,6 Jahren,
aber auch viele kleinere, mit Wochen- oder Tagesschwankungen. Deswegen eiert die
Achse nicht gleichmäßig, sondern mal mehr oder weniger stark.
All diese Effekte konnte der Ringlaser nun mit für Inertialsensoren – also
Sensoren die unabhängig von externen Signalen arbeiten – bislang ungekannter
Genauigkeit direkt und kontinuierlich über 250 Tage hinweg messen. Anders als
bislang ist dafür kein Verbund von mehreren großen Radioteleskopen (VLBI) auf
verschiedenen Kontinenten nötig. Der Ringlaser kann all das allein in einem
verhältnismäßig kleinen Instrument, das sich in Wettzell in einem Erdbunker
befindet. Zudem beträgt die zeitliche Auflösung der Schwankungen weniger als
eine Stunde statt einen Tag - und die Ergebnisse stehen sofort zur Verfügung
statt erst nach Tagen oder Wochen wie beim VLBI.
Mit einer weiteren Steigerung der Messgenauigkeit und Stabilität des
Ringlasers um den Faktor 10 in der Zukunft würde sogar die Messung der
Raum-Zeit-Verzerrung durch die Erdrotation näher rücken – ein direkter Test der
Relativitätstheorie. Damit ließe sich zum Beispiel der Lense-Thirring-Effekt,
also das "Mitziehen" des Raumes durch die Rotation der Erde, direkt an der
Erdoberfläche überprüfen.
Die Ergebnisse des 250 Tage dauernden Versuchs erschienen im
Wissenschaftsmagazin Science Advances.
|
