Die American Space Agency (NASA) hat eine innovative dreidimensionale Visualisierung des Erdgeoids veröffentlicht, eine Darstellung des Gravitationsfeldes unseres Planeten. Über viele Jahrhunderte deuteten allgemeine Wahrnehmungen und veröffentlichte Bilder auf eine perfekt runde Erde hin, doch die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Geodäsie haben ihre unregelmäßige Form seit Jahrzehnten erkannt. Dieses neue detaillierte Bild der NASA zeigt die Wellen und wie die Schwerkraft, beeinflusst durch die innere Masse, den Planeten jenseits jeder idealisierten Geometrie formt.
Diese Darstellung stellt das Geoid der Erde als eine Äquipotentialfläche dar, die die Form eines globalen Ozeans hätte, wenn sie allein unter dem Einfluss der Schwerkraft stünde. Das präsentierte Bild weist nicht auf eine direkte physikalische Verformung des Planeten hin, sondern vielmehr auf ein Modell, das Änderungen der Anziehungskraft entsprechend der Verteilung der Erdmasse veranschaulicht.
Die Raumfahrtbehörde stellte klar, dass die beobachteten Wellen nicht den tatsächlichen physischen Höhen oder Tiefen auf der dargestellten Skala entsprechen. Tatsächlich weisen sie auf Schwankungen im Gravitationsfeld unseres Planeten hin.
Das Geoid und die wahre Form der Erde verstehen
Nach der Definition der NASA ist das Geoid eine Äquipotentialfläche, die direkt mit dem Schwerefeld der Erde verbunden ist. In der Praxis stellt es das Niveau dar, das die Ozeane annehmen würden, wenn sie in absoluter Ruhe wären und ausschließlich auf die Schwerkraft reagieren würden.
Michael Watkins, Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, erklärte das Phänomen mit den Worten: „Da die Verteilung der Materialien tief im Inneren der Erde variiert, weist ihr Schwerkraftfeld Höhen und Tiefen auf.“
Diese Perspektive hilft zu verstehen, warum die Erde keine ideale geometrische Form hat. Gebiete mit einer höheren Konzentration an Erdmasse üben eine etwas größere Anziehungskraft aus, während Regionen mit geringerer Dichte zu „Tälern“ auf dieser Gravitationsoberfläche führen.
Wie Wissenschaftler das Gravitationsfeld des Planeten vermessen haben
Nach Angaben der NASA reichen die Höhenschwankungen des Geoids in dieser Visualisierung von einem Gipfel von +85 Metern in Island bis zu einem Tief von -106 Metern in Südindien. Die Raumfahrtbehörde führte aus, dass diese Unterschiede um das 10.000-fache übertrieben wurden, um sichtbar zu werden.
Die in der Visualisierung angezeigte Höhe stammt aus dem als GOCO06s bekannten Gravitationsfeldmodell. Dieses globale Modell wurde aus Daten entwickelt, die ausschließlich von Satelliten gesammelt und vom Gravity Observation Combination (GOCO)-Projekt verarbeitet wurden.
In die Berechnung dieses Modells flossen mehr als eine Milliarde Beobachtungen ein, die über einen Zeitraum von 15 Jahren von insgesamt 19 Satelliten gesammelt wurden. Zu den verwendeten Geräten gehören das Gravity and Climate Recovery Experiment (GRACE) der NASA und der Gravitational Fields and Steady-State Ocean Circulation Explorer (GOCE) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).
Die Bedeutung von Modellen des Schwerefeldes der Erde
Das Gravitationsfeld der Erde bleibt nicht gleichmäßig oder konstant; es weist im Laufe der Zeit Variationen auf. Diese Veränderungen werden durch die ungleichmäßige Massenverteilung in den Ozeanen, Kontinenten und im tiefen Inneren des Planeten sowie durch klimatische Faktoren wie den kontinentalen Wasserhaushalt und das Abschmelzen oder Wachstum von Gletschern verursacht.
In früheren Studien wurde die „Potsdamer Schwerkraftkartoffel“ erwähnt, eine visuelle Darstellung des Schwerefeldes der Erde, die vom Deutschen Zentrum für Geophysikalische Forschung (GFZ) in Potsdam erstellt wurde. Das Modell mit der Bezeichnung EIGEN-6C wurde auf der Grundlage von Daten von Satelliten wie LAGEOS, GRACE und GOCE sowie Messungen der terrestrischen Schwerkraft und Weltraumaltimetrie entwickelt.
Dieses Modell zeigte auch eine vierfache Steigerung der räumlichen Auflösung im Vergleich zu einer Vorgängerversion aus dem Jahr 2005.
Diese Modelle sind von entscheidender Bedeutung für die Überwachung der saisonalen Wasserspeicherung auf Kontinenten, der Schwankungen des Meeresspiegels, der Meeresströmungen und der unter der Kontinentaloberfläche verborgenen geologischen Merkmale. Eine gründliche Kenntnis dieser Variationen ist für das Verständnis von Phänomenen wie dem Klimawandel und der Verschiebung von Eismassen von entscheidender Bedeutung und hat direkte Auswirkungen auf Studien zum Anstieg des Meeresspiegels und zur globalen Verteilung der Wasserressourcen.
