Gal (Einheit)

Einheit
Norm	CGS-Einheitensystem
Einheitenname	Gal
Einheitenzeichen	Gal
Dimensionsname	Beschleunigung
Dimensionssymbol	a
In SI-Einheiten
Benannt nach	Galileo Galilei

Das Gal (genannt nach Galileo Galilei) ist die Einheit, in der meistens die Schwerebeschleunigung auf der Erde angegeben wird. Es ist keine SI-Einheit (allerdings für die Geowissenschaften zugelassen), sondern bedeutet eine Schwerebeschleunigung auf Zentimeter-Basis im früheren CGS-System. Es wird seit dem 1. Januar 1978 nicht mehr für die gesetzliche Angabe der Beschleunigung verwendet. Zulässig in Deutschland und Österreich ist dazu nur mehr die Angabe in der SI-Einheit m/s².

• 1 Gal = 1 cm/s² = 0.01 m/s² (also etwa ein Promille der durchschnittlichen Schwerkraft von 981 Gal),
• 1 Milligal = 1 mGal = 0.01 mm/s² = 10 µm/s² (oder ca. 1 Millionstel der Schwerkraft).

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Zahlenbeispiele

Im Erdschwerefeld variiert die „Schwerkraft“ wegen der Abplattung unseres Planeten um bis zu 0,5 Prozent und beträgt

• am Äquator im Mittel 978,03 Gal
• am Nordpol 983,22 Gal
• am Südpol etwa 982,5 Gal (wegen 3 km Höhe)
• in 45° geographische Breite etwa 980,6 Gal ¹)

wozu jeweils noch der Vertikalgradient von etwa -0,305 Gal pro km 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 „theoretischen“ 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 des Rheingrabens Änderungen bis 20 mGal bzw. fast 100 mGal.

¹) Dieser Wert unter 45° wurde für die Definition des „Kilopond“, der früheren Krafteinheit, verwendet (1 kp = 9,80665 Newton).

Verwendung in der Gravimetrie

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

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 Drift 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 ausnützen.

Milligal als Einheit in Schwerekarten und Datenbanken

Aus den erwähnten Gründen wird daher bis heute - 5 Jahrzehnte nach der Einführung des SI-Systems - 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

• Waagen