Forscher der NASA haben eine Methode entwickelt, um die Verschiebung des Erdmittelpunkts präziser als je zuvor zu messen. Der sogenannte Geozentrum verschiebt sich aufgrund von saisonalen Veränderungen in der Wasserverteilung zwischen Land und Ozeanen um wenige Millimeter. Diese Verschiebung ist für die Satellitennavigation und Höhenmessungen von entscheidender Bedeutung.
Neue Technik zur präzisen Messung
Ein Team des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien hat eine Technik entwickelt, die die Schwankungen des Erdmittelpunkts mit bisher unerreichter Genauigkeit berechnet. Die Methode kombiniert GPS-Tracking mit Orbitaldaten mehrerer Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn. Zusätzlich berücksichtigt sie, wie das Gewicht von Wasser und Eis die Erdkruste verformt und damit auch die Position der Bodenstationen beeinflusst.
Die bisherigen Messmethoden waren weniger genau. Die letzten internationalen Schätzungen aus den Jahren 2017 und 2023 wichen um 0,27 Zoll (7 Millimeter) voneinander ab. Die neue Technik reduziert diese Unsicherheit erheblich. Sie basiert auf der präzisen Verfolgung von Satelliten, die sich natürlicherweise um den Erdmittelpunkt bewegen. Kleine Änderungen in der Entfernung zwischen Satelliten und Bodenstationen spiegeln die Verschiebung des Geozentrums wider.
Einflussfaktoren auf den Erdmittelpunkt
Die Studie identifizierte drei Hauptfaktoren, die die saisonale Verschiebung des Erdmittelpunkts verursachen: Ozeane, Atmosphäre und kontinentales Wasser (bestehend aus Landeis, Schnee, Seen- und Flusswasser, Bodenfeuchtigkeit und Grundwasser). Beispielsweise erreicht die Schneeakkumulation in Nordamerika und Eurasia im März ihren Höhepunkt und verschiebt den Erdmittelpunkt um etwa 3 Millimeter in Richtung Nordpol. Im April führt der Regen im Amazonasbecken zu einer Verschiebung von 2,2 Millimeter nach Südamerika.
Die Ozeane spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Der Pazifische Ozean ist so groß, dass Massenveränderungen dort die Veränderungen in anderen Ozeanen überwiegen. Zwischen August und Oktober verschiebt sich der Erdmittelpunkt in Richtung des Südpazifiks. Auch kleinere Gewässer wie das Mittelmeer, das Rote Meer und die Nordsee tragen in geringem Maße zur Verschiebung bei.
Die Atmosphäre hat ebenfalls einen Einfluss. Kalte, dichte Winterluft führt dazu, dass sich der Erdmittelpunkt am 21. Dezember über Arabien, Asien und Nordafrika und am 21. Juni über Südamerika und Südafrika verschiebt. Die Forscher nutzten ein Modell des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen, um diese atmosphärischen Veränderungen zu berechnen.
- Quelle: NASA’s Scientific Visualization Studio
- Quelle: Geophysical Journal International