Vrije val-methode
Keuze van meetlocaties
DELFZIJL
HARUNGEN
DEN HELDER
UMUIDEN
HOEK VAN HOLLAND
VLISSINGEN
1830
Fig. 2. Zeespiegelveranderingen in Nederland.
extreem korte tijdsintervallen te meten, kan met behulp
van de vrije val-methode momenteel dezelfde precisie
worden behaald als bij relatieve zwaartekrachtmetingen:
10-8 - 10~9. De ontwikkeling van draagbare instrumen
ten maakt het daarbij mogelijk de metingen op meerdere
plaatsen uit te voeren.
De vrije val-methode berust op de bewegingsvergelijking
van een massa m die in vacuüm onder invloed van het
zwaartekrachtsveld valt
d2z m
m m g(z) (1)
dt
Wanneer we veronderstellen dat langs het valtraject de
zwaartekracht constant is (in feite is dit niet correct), leidt
een dubbele integratie tot het verband tussen de hoogte
z en de tijd t van een vallend lichaam:
De integratieconstanten z0 en dz0/dt zijn respectievelijk
positie en snelheid van het lichaam op het tijdstip t 0.
Voor de bepaling van de zwaartekracht g en van z0 en
dz0/dt zijn tenminste drie bijbehorende lengte- en tijd
metingen nodig. Bij de momenteel gebruikelijke instru
menten wordt een zeer groot aantal metingen uitgevoerd,
zodat de onbekenden met behulp van een vereffening
worden berekend.
Om de relatieve fout niet groter te laten zijn dan 10-9,
moeten bij een valhoogte van 0,2 m (valtijd 0,2 s) positie
en tijd met een precisie van respectievelijk 0,2 nm en
0,1 ns worden bepaald. Dit stelt zeer hoge technische
eisen, waaraan kan worden voldaan met behulp van inter-
ferometrische lengtemeting en elektronische tijdmeting,
waarbij de systematische fouten voldoende klein worden
gehouden en de toevallige fouten door de uitvoering van
een groot aantal metingen worden uitgemiddeld.
Over de gehele wereld is slechts een tiental transpor
tabele instrumenten operationeel. De instrumenten zijn
van verschillend ontwerp en leveren de absolute zwaarte-
krachtwaarde met een precisie van 0,010 tot 0,001
mgal (of beter) bij gemiddeld enkele duizenden metingen.
De uitvoering van zeer precieze zwaartekrachtmetingen
stelt niet alleen eisen aan het meetinstrument, maar ook
aan de meetlocatie. Voordat een meting kan worden ge
daan, dient een zorgvuldige beoordeling van de geo
logische en geomorfologische omstandigheden plaats te
vinden. Voor geslaagde metingen is het noodzakelijk dat
de microseismische ruis en grondwaterfluctuaties zo ge
ring mogelijk zijn en dat er binnen 50 km geen actieve
breuksystemen aanwezig zijn. Tevens dient het mogelijk
te zijn de getijden inclusief bewegingen door oceaan
belasting te berekenen. Uiteraard mogen er in de nabije
omgeving ook geen grote bouwactiviteiten of grote meren
met wisselende waterstanden voorkomen.
Het instrument moet in een afgesloten ruimte zonder
windinvloed en bij constante temperatuur op stabiele
ondergrond worden geplaatst, liefst onafhankelijk gefun
deerd en niet dicht bij ander instrumentarium (mogelijk
heid van elektromagnetische interferentie). Er moeten
minstens drie excentrische punten worden aangebracht.
Vanzelfsprekend moet de vastlegging zorgvuldig plaats
vinden en de relatieve zwaartekrachtmetingen en de
Aurich
Westeijbork
Bentheim
Delft
Fig. 3. Gekozen punten voor meting van de absolute zwaartekracht.
waterpassingen tussen deze punten moeten van hoge
kwaliteit zijn. De punten dienen bij voorkeur te worden
gekoppeld aan de nationale netten voor controle van de
horizontale en verticale positie en de zwaartekracht. Dat
betekent dat het beheer van de punten over lange tijd
gegarandeerd moet zijn en dat de punten goed toeganke
lijk moeten zijn.
52
NGT GEODESIA 93 - 2
