Atmosferische getijden verstoren zwaartekrachtmeting

Onderzoekers van de universiteit van Thessaloniki hebben naar periodiciteiten gezocht in de veranderingen van de luchtdruk rond hun stad, niet voor weerkundigen of klimatologen, maar ten behoeve van nauwkeurige metingen aan de zwaartekracht in dit gebied. Veranderingen in de luchtdruk blijken de belangrijkste storende invloed te zijn bij nauwkeurige metingen aan de lokale zwaartekracht.

Die wordt verstoord door de massa van de lucht die zich tot op vele tientallen kilometers afstand van het meetpunt bevindt.

Geofysici maken bij hun onderzoek naar de korst en de mantel van de aarde vaak gebruik van gravimeters, instrumenten die heel nauwkeurig de sterkte van het gravitatieveld kunnen meten. De nauwkeurigste gravimeter is de supergeleidende gravimeter: in wezen een bol van niobium die tussen supergeleidende spoelen zweeft. Met zo'n instrument kunnen veranderingen in de lokale zwaartekracht tot op één nanogal (10 gal) nauwkeurig worden gemeten. Ter vergelijking: de sterkte van de zwaartekracht aan het aardoppervlak is ongeveer duizend gal. Bij een luchtdrukverandering van één millibar treedt een verandering in de zwaartekracht op die een paar honderd maal groter is.

De luchtdruk op een bepaalde plaats op aarde wordt vooral bepaald door het weer, maar daarnaast zitten er ook periodiciteiten in het drukverloop verstopt. Die zijn het gevolg van het atmosferische getij dat in de atmosfeer optreedt: hetzelfde verschijnsel dat - onder invloed van de zon en de maan - in veel sterkere mate optreedt in de oceanen. En evenals bij het oceanische getij bestaan deze veranderingen uit vele cycli, met perioden van uren tot jaren, en zijn ze voor elke plaats op aarde weer anders.

In het januarinummer van het Journal of Geodynamics laten onderzoekers van de Universiteit van Thessaloniki zien hoe zij door frequentie-analyse uit een databestand van ruim honderdduizend luchtdrukmetingen over een periode van twaalf jaar verschillende periodiciteiten hebben getraceerd. De opvallendste zijn die van het jaarlijkse en halfjaarlijkse zonnegetij, met luchtdrukveranderingen van 3 en 0,5 millibar, en het daagse en halfdaagse zonnegetij, met amplituden van 1,5 en 0,4 millibar. Ook drie andere bekende cycli, met perioden die iets afwijken van 1 en 0,5 dag, werden getraceerd.

Opmerkelijk is dat ook het twee jaar geleden gesuggereerde maandelijkse en halfmaandelijkse maansgetij, met amplituden van 0,6 en 0,2 millibar, duidelijk in de metingen konden worden teruggevonden. Verder werd een nieuwe, onbekende cyclus gevonden met een periode van 8 dagen een een groep cycli rond een periode van 52,6 dagen. De oorzaak hiervan is vooralsnog onbekend. De maximale luchtdrukverandering als gevolg van al deze perioden blijkt in het gebied van Thessaloniki 10 millibar (ofwel 0,01 atmosfeer) te bedragen.