Waarneemproject voor de effecten die de totale zonsverduistering op 11 augustus 1999 heeft op de atmosferische druk en de zwaartekracht.

M. van Ruymbeke, B. Ducarme en A. Somerhausen
Koninklijke Sterrenwacht van België
Ringlaan 3
1180 Brussel

Inleiding

Al sedert jaren bestudeert de Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) de schommelingen in het zwaartekrachtveld aan het oppervlak van de aarde. Er wordt rekening gehouden met effecten die de metingen verstoren en dan vooral met de schommelingen in atmosferische druk. Dankzij de nauwkeurigheid van de moderne gravimeters moet het mogelijk zijn zekerheid te krijgen over bepaalde effecten op de atmosferische druk veroorzaakt door het voorbijkomen van de schaduw van de maan. De kans bestaat dat deze schommelingen ook kunnen aangetoond worden via een netwerk van barometerstations. Tijdens de zonsverduistering van 11 augustus 1999 wordt van beide mogelijkheden gebruik gemaakt.

Wetenschappelijke doelstellingen

Het voorbijkomen van een schaduw van ongeveer 120 kilometer doorsnee, die zich verplaatst met een snelheid van ongeveer 2.000 kilometer per uur verstoort het atmosferisch evenwicht. Gedurende de 160 minuten vanaf het eerste contact tot het einde van de zonsverduistering zal de luchtkolom afkoelen. Gedurende ongeveer 10 minuten zal de lichtintensiteit met meer dan 96 % afgenomen zijn. De totaliteit zal het meest spectaculaire onderdeel zijn voor het grote aantal toeschouwers dat gedurende meer dan 2 minuten totale duisternis ervaart ; de effecten die voor ons van belang zijn zullen veel langer duren. De wijziging van het atmosferisch evenwicht kan tot uiting komen in zowel onmiddellijke effecten als in effecten die langere tijd gaan duren en op grotere afstand voelbaar zijn.

Als vergelijking nemen we de gevolgen van het voorbijvaren van een boot op een meer. Rond die boot is te zien wat het varen teweegbrengt en lang daarna zijn nog de rimpelingen te zien die zich voortzetten over het wateroppervlak. Het in beweging brengen van het water heeft karakteristieke kenmerken. Naar gelang de boot met een snelheid vaart die hoger of lager is dan de rimpeling van het water, zal er al dan niet een schokgolf ontstaan. Bij de zonsverduistering heeft de schaduw een supersonische snelheid en zal men een thermische schokgolf waarnemen. De drukgolven die zich over grote afstand kunnen verspreiden, gaan veel langzamer over het traject van de zonsverduistering. Er zal dan een eventuele correlatie worden vastgesteld tussen de schommelingen in de lichtintensiteit en de resulterende effecten (schommelingen in de druk, temperatuur, relatieve vochtigheid, pluviometrie, zwaartekracht) die aanwezig zijn in de signalen die tijdens de zonsverduistering worden geregistreerd door diverse instrumenten behorend tot ons netwerk. Onze waarnemingsmethoden zijn tot stand gekomen tijdens de zonsverduisteringen van 11 juli 1991 in Mexico en van 3 november 1994 in Zuid-Amerika (Brazilië).

Onze ervaringen in Mexico en Brazilië

Ten tijde van de eclips in 1991 werd er een gravimeter van de Koninklijke Sterrenwacht van België opgesteld bij de Universiteit van Mexico en daar kon worden vastgesteld dat er sprake was van abnormale druk op het instrument. Maar voldoende nauwkeurige meteorologische gegevens voor de interpretatie hiervan ontbraken. In 1994 in Brazilië werd dit probleem verholpen door de installatie van een waarnemingsnetwerk in het gebied rond Pato Branco in de streek van Parana in het zuiden van Brazilië. In het centrale station registreerden twee gravimeters de veranderingen in de zwaartekracht. De twee klimatologische sondes die ook tot de uitrusting van het station behoorden bestonden uit twee precisie-barografen en sondes voor lichtsterkte, temperatuur en vochtigheid. De drie op ongeveer 2 5 km geplaatste stations waren uitgerust met dezelfde sondes. De registratiesnelheid bedroeg één meting per minuut. De in Brazilië opgedane ervaring is zeer nuttig bij de voorbereiding van het project voor de zonsverduistering van 11 augustus 1999 in Europa.

De organisatie van het project

Bij dit project zal er gebruik gemaakt worden van de twee eerder genoemde methodes. De gravimetrische stations worden opgesteld in de buurt van de centraliteitslijn in het noorden van Frankrijk. De barometrische stations worden naast de gravimeters geplaatst en op plaatsen aan beide kanten loodrecht op de centraliteitslijn tot op een afstand van 300 km. Waarnemingen worden verzameld over een periode van twee maanden voor en na de zonsverduistering. De waarnemingsplaatsen zullen gespreid worden in functie van het voornaamste wetenschappelijk doel, namelijk het optekenen van drukgolven die door de zonsverduistering in de aardatmosfeer worden opgewekt. Het tweede doel is het bestuderen van residu's in de gravimetrische signalen en de correlatie ervan met de metingen van drukschommelingen gedurende deze twee maanden en tijdens de zonsverduistering. Dit moet het mogelijk maken om de intrinsieke gevoeligheden van deze twee opstellingen te vergelijken. Als deze experimenten bruikbare resultaten opleveren, zal er een vergelijking worden gemaakt uitgaand van de schommelingen in de zwaartekracht zoals die geregistreerd werden door de cryogene gravimeters die staan opgesteld in Membach, Straatsburg en Wenen.

Beschrijving van de instrumenten

Bij onze keuze hebben wij ons laten leiden door de conclusies van het Braziliaanse experiment. We zullen gebruik maken van oorspronkelijke waarnemingssystemen die ontwikkeld werden in het kader van diverse EU-projecten.

De stations zullen bestaan uit twee door een buis gescheiden compartimenten. Het onderste deel wordt op 50 cm diepte ingegraven zodat we minder last hebben van temperatuursschommelingen die de metingen zouden kunnen beïnvloeden. Hierin bevindt zich de microbarograaf, de continue registratie van alle numerieke gegevens, de tijdreferentie, een hoge resolutie-thermometer en een batterij. Het bovenste gedeelte dat zich 1,5 m boven de grond bevindt, is uitgerust met sondes voor de registratie van de lichtsterkte, luchttemperatuur, vochtigheid, eventuele regenval, enz.

Het verzamelen van gegevens gebeurt ter plaatse en deze komen via Internet bij de Koninklijke Sterrenwacht van België terecht waar alle gegevens verzameld worden. Het kalibreren vindt plaats tijdens de opbouw van de stations en er zijn controles gepland bij het monteren en demonteren van de systemen.



Eclipse
Homepage

KSB-ORB
Homepage
Last updated on 15/02/2000 by CM