Wie man mit Uhren Berge vermisst

Es ist wieder einmal soweit: In der Nacht von Samstag auf Sonntag werden die Uhren eine Stunde vorgestellt. Zeit ist allerdings nicht das einzige, das man mit Uhren messen kann: Deutsche Forscher haben damit die Höhe von Bergen bestimmt.

In der Theorie kennt man den Effekt schon seit Albert Einsteins Zeiten. Je größer die Schwerkraft, desto langsamer vergeht die Zeit. Das ist nicht nur bei Schwarzen Löchern so, sondern überall, wenn auch in schwächerem Ausmaß. Zum Beispiel bei den GPS-Satelliten: Die müssen ständig mit den Bodenstationen synchronisiert werden, ansonsten läuft die Geo-Ortung schnell aus dem Ruder.

„Zeiger“ tickt verzögert

Forscher von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig haben nun diesen Effekt zu ihrem Vorteil verwendet: Sie verbanden zwei Atomuhren mit Hilfe eines Glasfaserkabels, eine im Frejus-Tunnel in den französischen Alpen, die andere in Turin - und konnten so den Gangunterscheid der beiden Uhren bestimmen. Wie erwartet war jene in Turin etwas verzögert, ihr atomarer „Zeiger“ tickte etwas langsamer.

Damit wiederum bestimmten die Forscher den Höhenunterschied, Resultat: die Schwankungsbreite betrug 17 Meter pro 1.000 Meter vertikale Wegstrecke. Damit sind die Physiker ihren Kollegen aus der Geodäsie zwar noch haushoch unterlegen, die derartige Messungen im Zentimeterbereich durchführen. Diesen Wert zu übertreffen war allerdings (noch) nicht das Ziel. Die Studie war ein Machbarkeitsbeweis.

Ersatz für mühsame Messungen

Dass man Atomuhren auch zu mobilen Geräten umbauen und im Freiland einsetzen kann, ist ein erstaunlicher Befund. Langfristig könnte die Methode die klassische Vermessungsarbeit im Freiland durchaus ersetzen.

„Diese Arbeit ist mitunter recht mühsam“, sagt Silvio Koller, einer der Studienautoren vom PTB. „Die Geodäten haben Laser und Maßstab dabei und müssen alle 50 Meter eine Messung machen. Wenn zum Beispiel der Höhenunterschied zwischen München und Amsterdam bestimmt wird - und das passiert alle paar Jahre - müssen sie die ganze Wegstrecke zu Fuß gehen, monatelang. Das ginge mit unserer Methode schneller und einfacher.“ Die dafür notwendigen Glasfaserkabel wären bereits vorhanden, das sind unbenutzte „Dark Fibers“, die eigentlich für die Internetkommunikation verlegt wurden.

Eine andere Anwendung wäre die Beobachtung der Erdkruste in Echtzeit. Wenn sich die Landmasse durch die Gravitation des Mondes oder durch den Druck von Sturmfluten hebt und senkt, ließe sich das ebenfalls mit Hilfe von Atomuhren erfassen. Andrew Ludlow vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology schreibt in einem Kommentar zur Studie: Die Methode habe „gewaltiges Potenzial“.

Robert Czepel, science.ORF.at

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