Ji
Bij de slingermethode berust het principe op het meten
van de slingertijd (T) van een slinger met lengte
T 2n
Deze methode was vroeger gebruikelijk, omdat de techni
sche eisen minder stringent zijn dan bij de vrije val metho
de, die momenteel wordt toegepast. Daar een slinger
urenlang kan doorslingeren, is het niet moeilijk om de tijd
T met hoge precisie te meten. De meting van de lengte
van de slinger is echter kritisch. Het draaipunt van de slin
ger moet tot op microns constant blijven en de afstand
van draaipunt tot zwaartepunt moet exact worden be
paald. Ook de invloed van de temperatuur is moeilijk be
heersbaar.
Omstreeks 1900 zijn in het beroemde geodetische insti
tuut in Potsdam zeer nauwkeurige metingen verricht, die
ongeveer acht jaar duurden. De zwaartekracht die toen is
bepaald, is als referentie gebruikt voor het internationale
zwaartekrachtsysteem, dat tot 1971 heeft standgehou
den. Toen bleek, dat de Potsdam-waarde toch nog een
systematische fout had van 14 milligal, hetgeen meer was
dan men had verwacht.
Het principe van de vrije val methode is eenvoudig. Men
laat een voorwerp, meestal een glazen prisma, vallen en
meet de afstand (s) die het voorwerp in een vaste tijd (t)
is gevallen. De zwaartekracht volgt uit de vergelijking
s gt2
2 a
Fig. 1. Absolute vrije val gravimeter.
NGT GEODESIA 89 - 7/8
Een val over 1 meter duurt ongeveer 0,5 seconde. Om g
te meten met een precisie van 1Ch8 deel van g moeten de
afstand s en de tijd t ook met deze precisie worden geme
ten. Dit stelt zeer hoge eisen aan de technische realisatie.
De afstand s wordt gemeten met behulp van lichtinterfe-
rentie over de valafstand met een precisie van 0,01 deel
van de golflengte van het licht. De tijd wordt gemeten met
een preciese atoomklok tot op 10~8 seconde.
De hoogste eisen worden gesteld aan het luchtledige in
de valbuis en een trillingsvrije opstelling. De metingen
zijn zo nauwkeurig, dat gecorrigeerd moet worden voor
verschillende kleine effecten, zoals de getijden (dit is de
variabele aantrekkingskracht van zon en maan), de pool-
beweging, en zelfs de variatie van g over de valafstand.
Daarom moet ook de verticale gradiënt van g nauwkeurig
worden gemeten.
Door deze hoge technische eisen is het pas sinds de laat
ste 15 jaar gelukt deze metingen met de gewenste preci
sie uit te voeren. Tot voor kort moesten de metingen wor
den verricht in speciale laboratoria, waarvan er slechts
een stuk of tien op aarde aanwezig waren. Momenteel
zijn ook transportabele vrije val instrumenten gecon
strueerd, zodat in de toekomst het aantal meetpunten
sterk kan worden uitgebreid (fig. 1). Tot nu toe is in
Nederland nog nooit een absolute zwaartekrachtmeting
uitgevoerd, maar we hopen dat in de nabije toekomst
onze Duitse collega's uit Hannover ook in Delft en Koot
wijk een meting zullen uitvoeren.
Relatieve zwaartekrachtmetingen
Indien in een paar punten de absolute zwaartekracht, g,
bekend is, kan men in andere punten g bepalen door
zwaartekrachtverschillen te meten. Dit kan worden geme
ten met veergravimeters (gravi komt van gravitatie
zwaartekracht).
Veergravimeters berusten op het principe, dat een ge
wichtje (massa) is opgehangen aan veren. Door de uitrek
king van de veren te meten op verschillende plaatsen,
kan men het verschil in zwaartekracht bepalen. Dit is ech
ter eenvoudiger gezegd dan gedaan. Om de instrumen
ten gevoelig te maken voor veranderingen in de orde van
1(T8 g, is een zeer speciale constructie bedacht, die een
labiel evenwicht geeft tussen zwaartekracht en veer
kracht. Kleine veranderingen van g bewerken relatief gro
te veranderingen in de veerkracht, zodat het instrument
erg gevoelig wordt (fig. 2). Ook moeten deze instrumen
ten aan de hoogste eisen van precisie voldoen. De mate
riaaleigenschappen en elasticiteit in de veren zijn erg kri
tisch en elk instrument wordt in de fabriek met de hand
afgeregeld en geijkt. Ook de temperatuurstabiliteit is be
langrijk. Tot op 0,01 graad moet de temperatuur van het
meetsysteem constant blijven.
Om de relatie te bepalen tussen uitrekking van de veren
en zwaartekracht moeten de gravimeters eerst worden
geijkt op een ijkbasis met punten waarop g bekend is.
De metingen gaan echter vrij snel. In een kwartier kan
men een zwaartekrachtmeting doen. Men vervoert het in
strument van de ene naar de andere plaats en op deze
wijze kan men snel een aantal punten meten. Tijdens het
vervoer mogen de fysische eigenschappen van het instru
ment echter niet veranderen, zodat het transport uiterst
zorgvuldig, zonder schokken, moet gebeuren. De preci
sie van deze instrumenten is ongeveer 10'8g. Dat komt
overeen met een zwaartekrachtverandering over een
hoogteverschil van 3 cm. Door herhalingsmetingen kan
men de precisie nog met een factor 2 a 3 verbeteren. Om
345
