Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Satellit GOCE zeigt Gravitationskraft im Himalaya

05.05.2010
Seit gut einem Jahr umkreist der ESA-Satellit GOCE die Erde und vermisst so exakt wie kein Instrument zuvor ihr Schwerefeld. Auch in unwegsamen Regionen wie dem Himalaya die Gravitationskraft detailgenau zu bestimmen, ist das Ziel der Forscher, darunter Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM).

Die Auswertung der ersten Daten deutet nun an, dass die bisherigen Modelle des Schwerefeldes in Teilen der Erde tatsächlich gründlich überholt werden können. Davon erwarten die Forscher ein besseres Verständnis vieler Prozesse wie etwa Erdbeben oder Ozeanströmungen. Ein weiterer Erfolg: Der Satellit schafft es voraussichtlich, eine deutlich längere Zeit im All zu arbeiten als geplant.

Die Gravitation ist eine der Grundkräfte der Natur, die aber keinesfalls überall gleich groß ist. Die Erdrotation, die Höhenunterschiede der Erdoberfläche und die Beschaffenheit der Erdkruste bewirken deutliche Unterschiede im globalen Schwerefeld. Diese in bislang unerreichter Genauigkeit zu messen und damit zum Verständnis ihrer Auswirkungen beizutragen, ist die Aufgabe von GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer), der am 17. März 2009 in die Erdumlaufbahn geschossen wurde. Außerdem soll auf dieser Grundlage ein möglichst exaktes Geoid ermittelt werden. So heißt der virtuelle Meeresspiegel eines globalen, ruhenden Ozeans, der beispielsweise als Höhenreferenz bei Bauprojekten genutzt wird.

In den vergangenen Monaten haben Wissenschaftler des GOCE Gravity Consortiums, einer Gruppe von zehn europäischen Instituten aus sieben Ländern, Daten des Satelliten bearbeitet, um sie für die Modellberechnungen nutzbar zu machen. Schon jetzt können sie erkennen, dass GOCE einen deutlichen Fortschritt der Kartierungen ermöglichen wird. „Es kristallisiert sich heraus, dass wir gute Informationen für geophysikalisch interessante Regionen bekommen“, sagt TUM-Geodät Prof. Reiner Rummel, der Vorsitzende des Konsortiums, der in dieser Woche auf der Jahrestagung der European Geosciences Union in Wien diese ersten Zwischenergebnisse der Mission vorstellen wird.

Vor allem im Himalaya, in Teilen Afrikas und in den Anden vermuteten die Wissenschaftler große Ungenauigkeiten bisheriger Berechnungen, die mit herkömmlichen Methoden durchgeführt wurden. Tatsächlich bestätigen die ersten Auswertungen der GOCE-Daten diese Hypothese. „Messungen, die von der Erdoberfläche aus in schwer zugänglichen Bereichen gemacht werden, bergen ein hohes Fehlerrisiko“, erklärt Rummel. „Der Satellit hat damit natürlich kein Problem.“

Nicht nur die Daten, auch der Satellit selbst zeigt sich äußerst robust. Ursprünglich sollte er ab Oktober ein Jahr lang die eigentlichen Messungen vornehmen, mit einer Pause nach sechs Monaten. Doch GOCEs Energieversorgung arbeitet so gut und seine Stabilität ist so hoch, dass diese Ruhephase nicht nötig war. „Unsere Hoffnung ist, dass wir sogar drei bis vier Jahre durchmessen können“, sagt Rummel. Dabei wandert GOCE auf einer äußerst anspruchsvollen Strecke: Seine Arbeitshöhe von 255 Kilometern ist die niedrigste Bahn, auf der jemals ein wissenschaftlicher Satellit die Erde umlaufen hat. Damit er nicht abstürzt, muss er ständig mit Ionentriebwerken nachgesteuert werden. „Das funktioniert hervorragend“, freut sich Rummel. Zur Hilfe kommt der Mission die Sonne, die sich in den vergangenen Monaten ausnehmend ruhig verhalten hat. Eine stärkere Aktivität würde den Luftwiderstand erhöhen und damit die Steuerung schwieriger machen.

Die Wissenschaftler erwarten von der Mission ein besseres Verständnis für viele Prozesse in der Erde und an der Oberfläche. Da die Gravitation in direktem Zusammenhang mit der Masseverteilung im Erdinnern steht, kann eine detaillierte Kartierung dazu beitragen, die Dynamik in der Erdkruste besser zu verstehen. Warum und wo sich die Kontinentalplatten bewegen und Erdbeben verursachen, ist besonders für Regionen an den Plattenrändern wie den Himalaya und die Anden von großer Bedeutung. Die Forscher hoffen, dass die Mission langfristig zu einem Erdbebenwarnsystem beitragen könnte.

Auch die Ozeanströmungen wollen die Wissenschaftler mithilfe der neuen Daten erstmals detailgenau erfassen. Veränderungen der Zirkulation und des Meersspiegels sind wiederum entscheidend für alle globalen Klimastudien. Bislang hatte man die Meeresströme hauptsächlich aus mathematischen Modellrechnungen erschlossen.

Das Vermessungswesen soll von den GOCE-Daten ebenso profitieren. Anhand der exakten Referenzfläche können Höhen der Erdoberfläche auf unterschiedlichen Kontinenten korrekt miteinander verglichen werden. In Kombination mit Messungen von Satellitennavigationssystemen (zum Beispiel GPS oder GALILEO) soll es künftig möglich sein, jedem Nutzer solche Angaben auf den Zentimeter genau zur Verfügung zu stellen. Nicht zuletzt wird die Planung von Straßen-, Tunnel- und Brückenbauten einfacher.

Mit den vorbearbeiteten Daten werden die Wissenschaftler des Konsortiums, koordiniert an der TU München, nun ein erstes globales Schwerefeldmodell entwickeln. Es soll auf dem Living Planet Symposium der Europäischen Weltraumbehörde ESA Ende Juni im norwegischen Bergen vorgestellt werden.

Hintergrundinformation:
TUM-Wissenschaftler Prof. Reiner Rummel ist einer der Initiatoren von GOCE und Vorsitzender des European GOCE Gravitiy Consortiums. Diese Gruppe von zehn europäischen Instituten aus sieben Ländern wertet die wissenschaftlichen Daten aus. An der TUM wird die satellitengestützte Geodäsie vom Institute for Advanced Study unterstützt, das herausragenden Wissenschaftlern langfristige Forschungsprojekte ermöglicht.

Dr. Ulrich Marsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.tum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie