Gravitationsmessung mit Sateliten
Wie sich Schwankungen des Gravitationsfeldes auf
Satellitenbahnen auswirken
Grundlagen: inhomogenes Gravitationsfeld der Erde
Das Gravitationsfeld der Erde ist - wie das aller realen Himmelskörper
- nichtso einfach Strukturiert, wie es das Newtonsche
Gravitationsgesetz erwartenlässt.
Genau genommen gilt dieses Gesetz nämlich nur für extrem kleine -
nahezupunktförmige - Massen oder für große Entfernungen. Gerade in der
Nähe der Erde- also gerade auf Satellitenbahnen - kann es zu kleinen
Schwankungen kommen.
Sie entstehen durch Unterschiede in der Zusammensetzung der Erdkruste
und derHöhe über Normal-Null.
Z.B. wird das Gravitationsfeld über einem hohen dichten Gebirge größer
sein alsüber einem Tiefseegraben mit vergleichsweise wenig dichtem
Wasser. |
Geodät der Erde
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Ein Satellit: Auswirkungen auf die Bahn
Gerät ein Satellit in einen Bereich mit höherer Gravitaton, so wird er
stärker nach unten gezogen. Durch diesen "Fall" nimmt auch gleichzeitig
seine Geschwindigkeit zu.
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Änderung der Bahnkurve
(übertrieben dargestellt)
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Präzisionsmessung:Messung mit zwei Satelliten
Eine Präzisionsmessung des Gravitationsfeldes ist mit Hilfe von zwei
Satelliten auf gleicher Umlaufbahn möglich.
Überquert der erste ein Gebiet mit höherer Gravitation, beschleunigt er
und entfernt sich somit von seinem Nachfolger.
Überquert der zweite Satellit nun ebenfalls dieses Gebiet, holt er den
ersten wieder etwas ein.
Durch Laser läst sich der Abstand der Satelliten auf Centimeter genau
bestimmen, wodurch eine hochgradig präzise Vermessung des
Gravitationsfeldes möglich ist. |
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Anwendung:
Die hochpräzise Vermessung ermöglicht eine Reihe von interessanten Anwendungen.
Dazu gehören:
- die Suche nach Rohstofflagerstätten,
- die Vorhersage von Erdbeben,
- die Suche nach Gravitationswellen
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