"Litteken" in gravitatieveld van de aarde

De geoïde van de aarde
28 april 2005

Nieuw onderzoek van ESA voorspelt dat de verwoestende aardbeving in Sumatra, die de tragische tsunami van 26 december 2004 als gevolg had, een "litteken" zal achterlaten in het aardse zwaartekrachtveld. Het kan misschien worden waargenomen door de nieuwe gevoelige ESA-satelliet GOCE, die volgend jaar wordt gelanceerd.

Seismologische gegevens suggereren dat bij de aardbeving de hoogte van de zeebodem langs beide kanten van een 1000 kilometer lange breuklijn in de Indische Oceaan dramatisch is veranderd. Daarbij onstond een richel met een hoogte van zes meter. Een dergelijke grootschalige beweging verandert het gravitatieveld van de aarde.

De geoïde

De bodem van de oceaan en veranderingen van de geoïde

Roberto Sabadini en Giorgio Dalla Via van de Universiteit van Milaan en beiden collega's hebben deze verandering berekend. Het zwaartekrachtveld van de aarde veranderde in één klap evenveel als bij het afsmelten van de ijsvelden van Patagonië in het uiterste zuiden van Zuid-Amerika gedurende zes jaar.

Het lijkt verrassend dat het zwaartekrachtveld van de aarde niet even sterk is in alle punten van de aardbol. In feite varieert het lichtjes als gevolg van de aanwezigheid van onder meer bergen en sleuven in de oceaanbodem. Het gravitatieveld wordt ook beïnvloed door de getijden en de stromingen in de oceanen en verder nog door de rotatie van de aarde zelf. Daardoor is de diameter van onze planeet aan de evenaar 21 kilometer groter dan van pool tot pool.

Om de afwijkingen ten opzichte van het gemiddelde zwaartekrachtveld te meten hebben onderzoekers het concept van de geoïde uitgedacht. Dit is zoiets als een hi-tech versie van het "zeeniveau", vaak gebruikt om absolute hoogtes te meten. Maar voor moderne metingen is er iets nauwkeurigers nodig.

De geoïde is een hypothetisch oppervlak, waarop de gravitatiekracht van de aarde overal hetzelfde is. Het omhult de aarde en beweegt zich van het werkelijke aardoppervlak weg over gebieden met een grotere dichtheid en dus sterkere gravitatie. Over minder dichte gebieden beweegt de geoïde zich dichter naar het werkelijke aardoppervlak toe.

Wanneer materiaal verplaatst wordt, ofwel ineens zoals bij een aardbeving of geleidelijk aan zoals bij het smelten van een ijsveld, verandert de zwaartekracht van de aarde plaatselijk en bijgevolg verandert ook de hoogte van de geoïde. In het geval van de aardbeving bij Sumatra bewoog de geoïde volgens de berekeningen van Sabadini en Dalla Via ongeveer 18 millimeter. Dit lijkt verwaarloosbaar weinig, maar dit is heel veel voor een geoïde!

GOCE

Artist's impression of GOCE satellite
GOCE gaat het gravitatieveld van de aarde uiterst nauwgezet onderzoeken

De ESA-satelliet Gravity Field and Ocean Circulation Explorer (GOCE) is ontworpen om het gravitatieveld van de aarde uiterst nauwgezet vanuit de ruimte te onderzoeken. Wanneer de kunstmaan boven gebieden passeert waar de gravitatiekracht sterker of zwakker is, dan zal hij als het ware respectievelijk op een neer "dobberen".

Deze afwijkingen kunnen door mensen totaal niet waargenomen worden, maar de zogenaamde gradiometer aan boord van GOCE kan deze uiterst kleine verschillen wel meten. Door de afwijkingen in de geoïde te meten krijgen onderzoekers een unieke kijk op onze planeet.

"Dit werk verlegt de grenzen van de astrofysica en een perfecte aanvulling van de seismologie", zegt Sabadini. Seismologie is goed om aardbevingen waar te nemen en het epicentrum te bepalen. Het waarnemen van de geoïde kan bepalen hoeveel massa er wordt verplaatst."

Het kan ook gebruikt worden om de klimaatsveranderingen beter te begrijpen, aangezien oceaanstromingen ook de geoïde beïnvloeden. Klimaatsveranderingen die op hun beurt de oceaanstromingen beïnvloeden, zijn als jaarlijkse veranderingen in de geoïde te zien. GOCE moet in 2006 gelanceerd worden.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.