Gal (Einheit)

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Physikalische Einheit
Einheitenname Gal
Einheitenzeichen \mathrm{Gal}
Physikalische Größe(n) Beschleunigung
Formelzeichen a
Dimension \mathsf{L\;T^{-2} }
System CGS-Einheitensystem
In SI-Einheiten \mathrm{1 \, Gal = 0{,}01 \; \frac{m}{s^2} }
In CGS-Einheiten \mathrm{1 \, Gal = 1 \; \frac{cm}{s^2} }
Benannt nach Galileo Galilei
Abgeleitet von Zentimeter, Sekunde

Das Gal (benannt nach Galileo Galilei) ist die Einheit, in der in den Geowissenschaften häufig die Schwerebeschleunigung auf der Erde angegeben wird. Es ist keine SI-Einheit sondern basiert auf dem CGS-Einheitensystem. Es wird seit dem 1. Januar 1978 nicht mehr für die gesetzliche Angabe der Beschleunigung verwendet. In offiziellen Dokumenten in Deutschland und Österreich ist nur noch die Angabe in der SI-Einheit m/s² zulässig.

  • 1 Gal = 1 cm/s² = 0,01 m/s²; also etwa ein Promille der durchschnittlichen Erdbeschleunigung von ca. 9,81 m/s² ≈ 10 m/s² = 1000  Gal,
  • 1 Milligal = 1 mGal = 0,01 mm/s² = 10 µm/s² oder ca. ein Millionstel der Erdbeschleunigung.

Zahlenbeispiele[Bearbeiten]

An verschiedenen Punkten der Erdoberfläche variiert die Erdbeschleunigung wegen der Abplattung unseres Planeten um bis zu 0,5 Prozent. Sie beträgt

wozu jeweils noch der Vertikalgradient von etwa -0,3086 mGal/m kommt.

In der Geophysik und Geodäsie misst man die Schwerebeschleunigung, um die Struktur der Erdkruste, ihre Lagerstätten und das Geoid zu bestimmen. Dabei berechnet man die Abweichungen des wahren vom theoretisch berechneten Schwerefeld des mittleren Erdellipsoides. Diese Schwereanomalien erreichen etwa ±0,3 Gal, werden aber in Milligal angegeben. Sie lassen sich mit modernen Gravimetern auf ±0,001 mGal = 0,01 µm/s² genau messen, also auf 1 : 1 Milliarde.

Zum Beispiel ist die größte Schwereanomalie in den Ostalpen Δg = -200 mGal, weil die Erdkruste unter großen Gebirgen weiter in den Erdmantel hinunterreicht als anderswo. Doch bewirken schon die lockeren Sedimente eines breiten Alpentales bzw. des Wiener Beckens oder der oberrheinischen Tiefebene Änderungen bis 20 mGal bzw. fast 100 mGal.

1) Dieser Wert auf 45° Breite wurde für die Definition der früheren Krafteinheit Kilopond verwendet, die gleich 9,80665 Newton gesetzt wurde.

Verwendung in der Gravimetrie[Bearbeiten]

Das Milligal (abgekürzt mGal) ist ein Tausendstel Gal und eine für die Gravimetrie handliche Einheit kleiner Änderungen im Erdschwerefeld. Es wird für Schwereanomalien und zur sogenannten Geländereduktion (topografischen Reduktion) von Schweremessungen verwendet.

Praxisnahe Einheit[Bearbeiten]

Das Milligal wird in Geodäsie und Geophysik nach wie vor am häufigsten verwendet und nur zögernd durch die abgeleitete SI-Einheit µm/s² ersetzt. Denn es hat die für die gravimetrische Praxis bestgeeignete Dimension:

  • Die Geländereduktion beträgt im Hügelland einige mGal
  • und im Hochgebirge bis zu 30 mGal. Sie lässt sich aber wegen der im Innern der Berge unsicheren Gesteinsdichte kaum genauer als 1 mGal berechnen (siehe Digitales Geländemodell).
  • Die Messabweichung in den Messwerten von üblichen Gravimetern (Messgeräte nach dem Prinzip der Federwaage) liegt beim praktischen Einsatz im rauhen Gelände meist ebenfalls im mGal-Bereich oder knapp darunter.
  • Daher ist letztendlich die Genauigkeit der gesuchten Schwereanomalien ebenfalls bei 0,5 bis 2 mGal. Nur bei sehr stabilen Verhältnissen (etwa bei Gradiometrie auf einem Messpfeiler im klimatisierten Keller) kann man die Messgenauigkeit von etwa 0,01 mGal (0,1 µm/s²) tatsächlich ausnutzen.

Milligal als Einheit in Schwerekarten und Datenbanken[Bearbeiten]

Aus den erwähnten Gründen wird daher bis heute – fünf Jahrzehnte nach der Einführung des SI – auch die Darstellung der gravimetrischen Resultate in Milligal bevorzugt.

Beispielsweise beträgt die Bouguer-Anomalie im Zentrum der Ostalpen -150 bis -200 mGal und lässt sich lokal auf etwa 1-5 mGal interpolieren. Eine ähnliche Auflösung haben die Schwerekarten und Datenbanken, welche die Angewandte Geophysik für die Exploration (Vorerkundung) von Erzgängen, Erdöl- und anderen Lagerstätten bereitstellt.

Siehe auch[Bearbeiten]