20. Gravitationskräfte und Bodenschätze

Professor Galileo Galilei benahm sich wie ein richtiger Lausejunge. Immer wieder bestieg er den “schiefen” Turm seiner Heimatstadt Pisa. Schleppte gleichgroße Kugeln verschiedenen Gewichts nach oben, ließ sie alle gleichzeitig nach unten fallen. Und dann freute er sich, denn sie kamen alle gleichzeitig unten an. Dafür waren die gelehrten Männer der städtischen Universität in einiger Verwirrung. Solche Kinderdummheiten! Seit langem war doch schon bekannt: Das Leichte fällt langsamer als das Schwere. Da waren doch keinerlei neue Gesetze zu entdecken. Den unbelehrbaren Experimentator warf man einfach aus der Universität. Das geschah vor mehr als dreihundert Jahren.Gerade um diese Zeit war es Galilei gelungen, die Fallbeschleunigung eines Körpers infolge der Erdanziehung zu berechnen. Seine Überlegung war einfach. Im Moment des Fallbeginns ist der Körper unbeweglich. Seine Geschwindigkeit ist gleich Null. Eine Sekunde vergeht, da entspricht die Geschwindigkeit der Beschleunigung. Und mit jeder Sekunde wächst sie um die Größe der Beschleunigung an. Eben das galt es ja zu bestimmen. Aber wie? Vielleicht, in dem man Kugeln vom Turm warf.

Mit diesen “Streichen”, die ein so betrübliches Ende fanden, nahm die Wissenschaft Gravimetrie ihren Anfang. Sie hilft, die Veränderungen in der Beschleunigung der Schwerkraft an verschiedenen Punkten unseres Planeten zu erforschen. Lange vermochten die Gelehrten keine passende Bezeichnung für die Maßeinheit der Schwerebeschleunigung zu finden. Erst im Jahre 1930 auf dem internationalen Kongreß in Stockholm nannten sie diese Einheit Gal (nach Galilei benannt; I Gal=I cm/s², Maßeinheit der Schwerebeschleunigung). Ein Tausendstel dieser Maßeinheit bezeichnet man als Milligal (mGal). Im neuen physikalischen Maßsystem verwendet man die SI-Einheit Meter je Sekundequadrat. Ein Gal entspricht hier 10‾ ² m/s². Es gibt heute verschiedene Typen von Gravimetern, doch haben sie alle die gleiche Aufgabe: Sie sollen die unsichtbaren Kräfte der Erdanziehung wahrnehmen.

Bereits zu Beginn unseres Jahrhunderts führte der Ungar Eötvös mit einem von ihm entwickelten Schweremeßgerät, der sogenannten Drehwaage, Untersuchungen nach geologischen Aufgabenstellungen durch. Die sowjetische Geophysiker führten diese Untersuchungen weiter, nachdem beschlossen worden war, das Geheimnis der Kursker Magnetanomalie zu enthüllen. Neben magnetischen Untersuchungen erfuhr man mit Hilfe der gravimetrischen Erkundung vom wahren Reichtum des Eisenerzbeckens Kriwoj Rog in der Ukrainischer SSR. Die Eisenquarzite reichen hier bis in vier Kilometer Tiefe.

Im Jahre 1959 gingen Geologen über das Eis der Angara. Was hätte man wohl unter dem dicken Eispanzer und den reißenden Wassern dieses sibirischen Flusses wahrnehmen können? Doch die Gravimetrie zeigte es: Hier ruhte eine Bleierzlagerstätte, wie die sowjetische Industrie sie dringend brauchte. In der Staudammzone von Kuibyschew entdeckten die Geophysiker mit Hilfe von Gravimetern unter Ablagerungen das alte Flußtal der Wolga und studierten es. Überhaupt, die Beispiele sind unzählig. Nach einer Vielzahl von Messungen stellen die Geophysiker Karten zusammen, auf denen Anomalien der Schwerkraft dargelegt werden. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, die Größe und Tiefenlage von Gesteinskörpern unterschiedlicher Dichte zu berechnen. So kann man z.B. die Tiefe des felsigen Grundgebirges bestimmen, das von lockeren Sedimentgesteinen verdeckt ist. Allerdings, hier heißt es aufpassen! In den Erdtiefen liegen bisweilen mehrere Gesteine unterschiedlicher Dichte nebeneinander. Natürlich spiegelt das Gravitationsfeld hier die Summe der vorliegenden Inhomogenitäten wider. Aber die Geophysiker lassen sich durch derlei Komplikationen nicht abschrecken. Vielmehr gehen sie an die Lösung viel schwierigerer Aufgaben heran. Welche Flüssigkeit liegt in den Tiefen verborgen, Erdöl oder Wasser? Oder vieleicht Erdgas? Diese Stoffe haben verschiedene Dichten. Wie sich zeigt, kann die gravimetrische Untersuchung sehr wertvolle Hinweise geben, die dann durch die Bohrung überprüft werden. Sehr oft werden die aus physikalischen Daten gewonnen en Hinweise auf mineralische Rohstoffe erfolgreich bestätigt.