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2024-06-01T13:57:51Z

Gradiometer in der Geomagnetik: eineitlicher

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'''Gradiometrie''' ist die Messung einer Komponente eines [[Gradientenfeld]]es:
* in der [[Geomagnetik]] des [[Gradient]]en des [[Erdmagnetfeld]]es
* in der [[Gravimetrie]] des Gradienten des [[Schwerefeld]]es.
Dabei wird die [[Vektor]]<nowiki/>komponente mit zwei [[Sensor]]en gleichzeitig registriert, die einen festen Abstand besitzen. Durch diese Messung von Differenzen entfällt bei der Magnetik die Korrektur des [[Tagesgang]]s und bei der Gravimetrie die [[Schwereanomalie #Korrekturen und Reduktionen der Messwerte|Reduktion]] der Messwerte.

Die Gradiometrie ist in der Theorie in den 1920er Jahren entstanden. Sie benötigt präzise und schnelle Messungen. Diese sind in der Magnetik seit der Entwicklung des [[Fluxgate-Magnetometer]]s 1937 möglich, in der Gravimetrie sind entsprechende Geräte in den 1990er Jahren entstanden.

== Gradiometer in der Geomagnetik ==
In der Magnetik gibt es zwei Anordnungen für Gradiometer:
* Bei [[Aeromagnetik|Luftmessungen]] werden Gradiometer mit kleinem Sensorabstand eingesetzt. Die Sensoren sind in fixem Abstand zueinander – meist vertikal – montiert. Durch den kleinen Abstand entstehen ''keine'' Lageinstabilitäten, die [[Messfehler]] verursachen könnten. Allerdings sinkt so auch das [[Auflösungsvermögen]].

: Auch bei der [[Prospektion (Archäologie)|archäologischen Prospektion]] werden Vertikalgradiometer eingesetzt.

* Bei Seemessungen werden große horizontale Sensorabstände über 20 Meter eingesetzt. Die Sensoren werden in großem Abstand zum Schiff geschleppt und sind durch ein Kabel verbunden. Durch die flexible Verbindung können Lageinstabilitäten auftreten. Durch den großen Abstand der Sensoren steigt das Auflösungsvermögen.

[[Messgröße]] ist bei der Verwendung von Fluxgatesensoren meist die vertikale Komponente des Magnetfeldes, bei Seemessungen auch die [[Nordpol #Arktischer Magnetpol|Nord]]<nowiki/>komponente. [[Protonenmagnetometer|Protonenpräzession]]s-, [[Albert Overhauser|Overhauser]]- oder [[Cäsium]]<nowiki/>magnetometer verwenden dagegen den Magnetfeld[[Vektor #Länge/Betrag_eines_Vektors|betrag]].

== Gradiometer in der Gravimetrie ==
Die Messung des [[Schweregradient]]en wird seit einigen Jahren [[Satellitengeodäsie|satellitengestützt]] betrieben. Etwa um 1980 begann man die Entwicklung neuer, [[Trägheitsrad|kreiselgestützter]] [[Messsystem]]e, um mit niedrig fliegenden [[Satellit (Raumfahrt)|künstlichen Erdsatelliten]] das Schwerefeld automatisch erfassen zu können. Wegen der technisch höchst anspruchsvollen Methodik war man allerdings erst Ende der 1990er erfolgreich.

Eines der wichtigsten dieser Projekte ist der Bau und späterer Betrieb des Satelliten [[Gravity field and steady-state ocean circulation explorer|GOCE]] (''Gravity and Steady-State Ocean Circulation Explorer''), der seit etwa 1995 in Kooperation der Raumfahrtbehörden [[ESA]] und [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]] entwickelt wurde. Seine Sonden bestanden aus hochpräzisen [[Beschleunigungsmesser]]n, die auf ultrastabilen Strukturen und [[Kragträger|Auslegern]] montiert wurden und ununterbrochen alle neun Werte des Schwere-[[Tensor]]s messen sollten. Damit erhoffte man sich eine Bestimmung des globalen [[Geoid]]s mit mindestens Zentimeter-Genauigkeit und einer Auflösung von etwa 100 Kilometern.

In Kombination mit anderen Messungen (v. a. [[Global Positioning System|GPS]], Satelliten-[[Altimetrie]] und [[Satellite-to-Satellite Tracking]]) sind auch wichtige Beiträge zur [[Ozeanografie]] und anderen Geowissenschaften zu erwarten. Fast wichtiger als die Daten zum Geoid werden dessen langsame zeitliche Änderungen sein, die mit GOCE erstmals erfassbar werden.

Die Messgröße in der Gravimetrie ist im Wesentlichen die Vertikalkomponente der Schwerefeldes, da die anderen Komponenten dagegen vernachlässigbar klein sind.

Tests mit mobilen Gradiometern auf der Erde, basierend auf [[Interferometrie|interferometrischen]] Messungen an frei fallenden Atomwolken, wurden 2022 erstmals durchgeführt.<ref name="scinexx" />

== Literatur ==
* Geldart Telford: ''Applied Geophysics.'' Cambridge University Press, Cambridge 1990, ISBN 0-521-32693-1

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="scinexx">[https://www.scinexx.de/news/technik/quantensensor-durchleuchtet-den-untergrund/ Quantensensor durchleuchtet den Untergrund – Erstes mobiles Atom-Gradiometer macht unterirdische Strukturen sichtbar], scinexx.de, 24. Februar 2022
</ref>
</references >

[[Kategorie:Gravimetrie]]
[[Kategorie:Magnetik]]
[[Kategorie:Satellitenbeobachtung]]

Gradiometrie - Versionsgeschichte

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