Tienduizend dagen continue zwaartekrachtmetingen in Membach

Op 20 december 2022 zal de supergeleidende gravimeter in Membach (Hoge Venen, België) gedurende 10 000 opeenvolgende dagen variaties in de zwaartekracht hebben gemeten. Deze gravimeter werd op 4 augustus 1995 geïnstalleerd door de Koninklijke Sterrenwacht van België en is sinds 18 september 2017 houder van een dubbel wereldrecord: dat van het instrument dat gedurende de langste periode ter wereld op één plaats variaties in de zwaartekracht heeft gemeten, en dat van de langste circulatie van elektrische stromen in supergeleidende circuits.

Het principe van een supergeleidende gravimeter

De supergeleidende gravimeter van Membach meet veranderingen in de zwaartekracht door een bol in een magnetisch veld te laten zweven. Als de zwaartekracht toeneemt, zal de bol geneigd zijn te zinken; als hij afneemt, zal hij geneigd zijn te stijgen.

Om de stabiliteit van het magnetische veld te waarborgen, wordt het apparaat supergeleidend gemaakt door het op een temperatuur van -269°C te houden met behulp van een vloeibaar heliumbad. Bij deze temperatuur verdwijnt de elektrische weerstand in de geleiders. Daardoor vloeit elke stroom die in het apparaat wordt geïnjecteerd, in theorie voor eeuwig, zonder enige externe input om hem in stand te houden.

In Membach hebben wij aangetoond dat deze theoretische voorspelling ten minste 27 jaar geldig is! Geen enkel ander natuurkundig experiment ter wereld heeft hetzelfde gedaan.

Belang van de gravimeter voor aardwetenschappelijk onderzoek

Zwaartekrachtvariaties zijn het gevolg van aardse getijden die worden veroorzaakt door de relatieve bewegingen van de aarde, de maan en de zon, de bewegingen van atmosferische massa’s en grondwater, alsmede door diverse geofysische verschijnselen.

In het onderzoek van de Koninklijke Sterrenwacht van België geven de metingen van de Membach-gravimeter, die een nauwkeurigheid hebben van een honderdste miljardste (10^-11) van g (g = 9,81 m/s²), een beter inzicht in langetermijnvariaties in de zwaartekracht, veroorzaakt door trage tektonische bewegingen of klimaatvariaties. Dit is ook belangrijk voor de studie van de watercyclus, die de zwaartekracht beïnvloedt.

Tot de ontdekkingen die met de metingen van de Membach-gravimeter zijn gedaan, behoren de meting van het effect van de evapotranspiratie van bomen op de zwaartekracht, de mogelijkheid om de kwaliteit van neerslagwaarnemingen door weerradars te beoordelen en, recentelijk, de meting van de waterverzadigingstoestand van de bodem tijdens de catastrofale en dodelijke overstromingen in juli 2021. Deze laatste studie toont de mogelijkheid aan om zwaartekrachtnetwerken te gebruiken als waarschuwingssysteem voor overstromingen.

Tot op heden blijft de Membach gravimeter betrokken bij vele onderzoeksprojecten en de Koninklijke Sterrenwacht van België hoopt deze metingen nog vele jaren voort te zetten. 

Wetenschappelijk contact:
Michel Van Camp
Avenue Circulaire 3
BE-1180 Ukkel
Tel: +32 – (0)2 373 02 65
mvc AT oma.be
http://www.seismology.be