Messungen

Von wegen Kugel: Die Erde ist eine Kartoffel

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Mit bisher unerreichter Genauigkeit hat der Satellit "Goce" das Schwerefeld unseres Planeten vermessen. Das Ergebnis wurde jetzt vorgestellt.

München. Die Erde ist keineswegs rund - zumindest wenn man sie nach der Verteilung ihrer Schwerkraft kartiert. Zwei Jahre lang hat der europäische Satellit "Goce" unseren Planeten umkreist. Aus den Messungen haben Forscher der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa und weitere Wissenschaftler das bislang präziseste Modell des globalen Schwerefelds erstellt. Am Donnerstag stellten sie es in München vor.

Dieses sogenannte Geoid zeigt die gedachte Oberfläche eines globalen ruhenden Ozeans, der allein durch die Schwerkraft geformt wird. Diese ist keineswegs überall gleich: So machen sich in dem Modell Gebiete mit geringer Schwerkraft als "Dellen" bemerkbar, starke Anziehungskräfte als "Beulen". An den Polen ist die Erde durch die Rotation leicht abgeflacht. Doch Gebirge wie der Himalaja sowie unterschiedliche Massen im Inneren der Erde wirken auf das Schwerefeld der Erde und der Ozeane. Die Höhe des Meeresspiegels etwa variiert weltweit um bis zu 100 Meter, wie "Goce" erbrachte.

Damit die Unterschiede im Schwerefeld der Erde deutlich zu erkennen sind, haben sie die Forscher in zehntausendfacher Übersteigerung dargestellt. So gesehen gleicht die Erde einer unregelmäßig geformten Kartoffel.

"In der frühen Entwurfsphase war ,Goce' fast noch Science-Fiction", sagte Volker Liebig, Esa-Direktor für Erdbeobachtungsprogramme. "Nun hat sich gezeigt, dass es sich um eine hochmoderne Mission handelt." Eine genaue Karte des Schwerefelds sei wichtig für eine genaue Vermessung der Erde mit ihren Ozeanen. Aus den Unterschieden zwischen dem idealisierten Ozean, der infolge der Schwerkraft zu erwarten wäre, und dem tatsächlichen Meeresspiegel können die Forscher etwa Ozeanströmungen ableiten und nachvollziehen, ob sich diese infolge des Klimawandels verändern. Mithilfe der Daten lässt sich auch präziser erfassen, wie sich der Meeresspiegel verändert.

Außerdem könnten sie zu einem besseren Verständnis über die Dynamik der Erdkruste und die Entstehung von Erdbeben wie jüngst in Japan beitragen, denn die Schwerkraft steht in direktem Zusammenhang mit der Masseverteilung im Erdinneren. Doch bevor "Goce" solche Auswirkungen zeigen könne, müssten noch viele weitere Daten gesammelt werden, um sie mit früheren vergleichen zu können, sagte Roland Pail von der Technischen Universität München.

"Goce", der am 17. März 2009 gestartet war, hat binnen eines Jahres 70 Millionen Messdaten geliefert. Der Satellit umkreist die Erde auf einer sehr niedrigen Umlaufbahn, in 265 Kilometer Höhe, da die Schwerkraft mit steigendem Abstand von der Erdoberfläche abnimmt. Seine Arbeit wird durch die Intensität der Sonne beeinflusst: Je stärker sie ist, desto mehr dehnt sich die Atmosphäre der Erde aus, was den Satelliten leicht abbremst. Er muss dann mehr Treibstoff nutzen, um wieder höher zu steigen.

Doch die Umstände im Weltraum waren günstig, sagte Volker Liebig: "Dank einer außergewöhnlich geringen Sonnenaktivität konnte ,Goce' in einer niedrigen Umlaufbahn verbleiben und seine Messungen bereits sechs Wochen früher als geplant aufnehmen. Dadurch steht noch genügend Treibstoff zur Verfügung, um die Messungen des Schwerefelds bis Ende 2012 fortzuführen." Das bedeute, dass die Mission doppelt so lang andauern werde wie ursprünglich geplant - zum Glück für die Forscher: Sie können dann das Modell vom Schwerefeld unseres Planeten noch präziser machen.