FAQ zur Gravitation

 

Was ist Gravitation?

Mit Gravitation bezeichnet man die Eigenschaft von Massen, sich gegenseitig anzuziehen. Die Anziehungskraft von der Größe der Massen und von deren Abstand abhängig. Sie nimmt quadratisch mit dem Abstand ab. Der erste experimentelle Nachweis der  Massenanziehung gelang Cavendish im Jahre 1798 mit einer Torsionswaage.
 

Was ist der Unterschied zwischen G und g?

“Gross G” ist die Proportionalitätskonstante in Newtons Gravitationsgesetz. Sie stellt eine formale Beziehung her zwischen den Massen, dem Abstand und der daraus resultierenden  Gravitationskraft. Inzwischen wird vermutet, dass G nicht konstant ist, sondern von  weiteren, bisher unbekannten Faktoren abhängen könnte.

Anerkannter CODATA-Wert 2010 ist:
G= ( 6,67348±0,00080 ). 10 -11 m3 kg-1 s-2. Die Genauigkeit dieses Wertes beträgt nur 0 ,15%, was für eine  Fundamentalkonstante sehr ungenau ist.

“Klein g” bezeichnet die Beschleunigung, mit der ein frei fallender Körper im  Gravitationsfeld der Erde an Geschwindigkeit zunimmt. Durchschnittlicher Wert: g=9,80665 m/s2 (CODATA-Wert 2010).

Was bedeutet die Einheit Gal?

Gal steht für Galileo und ist eine andere Einheit für die Erdbeschleunigung g, die vor allem  in der Geophysik verwendet wird. Es ist 1 Gal =10 -2 m/s2, also g=981 Gal. Für die Beschreibung kleiner Effekte wird meistens mGal=0,001 Gal verwendet.

Warum gibt es auf der Erde unterschiedliche Gravitation, wovon ist diese abhängig und wo ist sie am größten?

Die Größe der Erdanziehung bzw. Schwerebeschleunigung g ist von der Masseverteilung in der  Erde abhängig. Je mehr Masse bis zum Erdmittelpunkt unter einem ist oder je höher die  Dichte dieser Masse, desto höher die Anziehungskraft. Mit einem Gravimeter kann die lokale  Erdbeschleunigung gemessen werden. Daraus lassen sich Rückschlüsse auch auf die  Beschaffenheit des Untergrundes ziehen, z.B. Hohlräume oder Erzlager erkennen.
Die Schwerebeschleunigung hängt von der geografischen Breite und der Höhe über Meeresniveau  ab. Auf Meereshöhe ist am Äquator g=9,780 m/s2, am 45ten Breitengrad g=9,807 m/s2 und am Pol  g=9,832 m/s2. Mit jedem zusätzlichen Höhemeter nimmt g um etwa 3*10 -6 m/s2 ab, solange h klein gegen den  Erdradius ist.
Am Äquator ist der Abstand vom Erdmittelpunkt größer und damit die Schwerebeschleunigung  geringer als an den Polen.
Zusätzlich wirkt die Fliehkraft aufgrund der Erdrotation der Fallbeschleunigung entgegen, so  dass diese am Äquator geringer ist. Der Effekt beträgt etwa 3 Gal.
Die lokalen Absolutwerte der Erdbeschleunigung können bei den Landesvermessungsämtern  erfragt werden.

Wie verhält es sich mit den Gezeiten?

Gezeiten entstehen durch die Rotation von Erde und Mond um den gemeinsamen  Massenschwerpunkt. Entscheidend sind die Differenzkräfte zwischen Gravitations- und  Fliehkräften. Diese sorgen dafür, dass sich auf der Erde sowohl auf der dem Mond  zugewandten, als auch auf der dem Mond abgewandten Seite ein Flutberg ausbildet. Daher gibt  es zweimal am Tag Ebbe und Flut. Zusätzlich übt auch die Sonne einen Einfluss auf die  Gezeiten aus, woraus durch Addition bei Neu und Vollmond Springfluten und durch Subtraktion bei  Halbmond Nippfluten entstehen.
Die Gezeitenkräfte lassen sich, auch unabhängig vom Tidenhub der Meere, mit einem Gravimeter  an jedem Ort der Erde messen. Sie liegen in der Größenordnung von 0,5 mGal bis 1,1 mGal.

Ist es bisher gelungen, künstlich eine schwerelose Umgebung zu schaffen?

Auf der Erde lässt sich künstliche Schwerelosigkeit (bzw. Gewichtslosigkeit) bisher nur  dadurch erreichen, dass man einen Körper frei fallen lässt. Dies wird in Parabelflügen mit  Flugzeugen oder in Falltürmen realisiert. Die erreichbare Dauer liegt im Bereich von wenigen  Sekunden (Fallturm) bis einigen Minuten (Parabelflug).

Gravitationsanomalien: Gibt es Orte auf unserem Planeten, an denen das Gravitationspotential einen Körper (z.B. ein Auto) entgegen aller Erwartung auf einen Berg hochzieht?

Bekannt für sogenannte “Gravitationsanomalien” sind Orte wie Roca di Papa in Italien oder  Karpacz Gorny in Polen. Erst durch präzise Messungen konnte geklärt werden, worum es bei diesen Phänomenen wirklich geht. Die naheliegendste Erklärung ist eine optische Täuschung, die einem vorgaukelt, dass es bergauf geht, obwohl es in Wirklichkeit bergab geht. Dass ein nahegelegener Berg die Richtung der Gravitation verändert, ist praktisch ausgeschlossen, aufgrund der viel zu geringen Masse im Verhältnis zur Erde.