Geophysik – Ein einzigartiges Instrument

Präzisionsarbeit: Der Ringlaser in Fürstenfeldbruck westlich von München vermisst die Erdrotation. Foto: Geophysikalisches Observatorium

Westlich von München inmitten von Feldern und Äckern nahe der Stadt Fürstenfeldbruck steht ein weltweit einzigartiges Beobachtungsgerät. Das Fachmagazin Science schwärmt, es sei das „weltweit raffinierteste Gerät“ seiner Art.

Der Ringlaser ROMY (Rotational Motions in Seismology) erlaubt es, die vollständigen Rotationsbewegungen der Erde erstmals hochgenau an der Erdoberfläche direkt zu messen.

Nun berichtet eine Forschergruppe von Geowissenschaftlern um Professor Heiner Igel (LMU) und Professor Ulrich Schreiber (Technische Universität München) im Fachmagazin Physical Review Letters von den ersten Präzisionsmessungen des Ringlasers.

Forscher nennen es den „Proof of Concept“, und ROMY hat ihn mit Bravour bestanden. „Es ist das weltweit genaueste Instrument, um Bodenrotationen zu messen“, sagt Igel, Professor für Seismologie an der LMU.

Diese Bewegungen seien vor allem auch für das Entkoppeln hochpräziser Messeinrichtungen für Gravitationswellen von seismischem Rauschen von Bedeutung, also auch für die Grundlagenforschung.

Schon der Bau, den die LMU wesentlich mitfinanziert hat, sei eine riesige Herausforderung gewesen, sagt Igel. Der Betonblock, in dem ROMY aufgebaut wurde, musste mit Millimetergenauigkeit gebaut werden. Igel hatte im Rahmen eines ERC-Grants das ROMY-Konzept zusammen mit Ulrich Schreiber (TUM) entwickelt.

Dass der Ringlaser nun so gut funktioniert, begeistert den Geowissenschaftler. „Wir können sowohl die Orientierung der Rotationsachse der Erde im Raum messen sowie deren Drehrate beobachten“, erklärt Igel. Der enorme Vorteil gegenüber dem bislang gängigen System VLBI, einem auf einem weltweiten Netz von Radioteleskopen basierenden Verfahren, ist die schnelle Auswertung.

ROMY liefert seine Informationen praktisch unverzüglich, VLBI-Beobachtungen können erst nach mehreren Stunden ausgewertet werden.

Die hochgenauen Ergebnisse von ROMY sollen in der Zukunft die VLBI-Auswertungen ergänzen und stellen zentrale Basiswerte für die Geodäsie und Seismologie dar. „Die Messungen haben wissenschaftliches Potenzial sowohl für die Erdbebenphysik wie auch für die seismische Tomographie“, sagt Igel. „Für die Seismologie konnten wir bereits sehr wertvolle Daten von Erdbeben und ozeanerzeugten seismischen Wellen beobachten.“

Prof. Dr. Heiner Igel
Department of Earth and Environmental Sciences
Seismology, LMU
Phone: +49 89 2180-4204
Email: heiner.igel@lmu.de

Prof. Dr. Karl Ulrich Schreiber
Technical University Munich
Phone: +49 9941 603113
Email: ulrich.schreiber@tum.de

Reconstruction of the Instantaneous Earth Rotation Vector with Sub-Arcsecond Resolution Using a Large Scale Ring Laser Array
André Gebauer, Monika Tercjak, Karl Ulrich Schreiber, Heiner Igel, Jan Kodet, Urs Hugentobler, Joachim Wassermann, Felix Bernauer, Chin-Jen Lin, Stefanie Donner, Sven Egdorf, Andrea Simonelli, and Jon-Paul R. Wells

Phys. Rev. Lett. 125, 033605 – Published 17 July 2020
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.033605

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