A04 - Optische Uhren für chronometrisches Nivellement

Wir werden das Potenzial des chronometrischen Nivellements demonstrieren, indem wir gemeinsam mit Teilprojekt A05 Höhenmessungen mit der gleichen oder sogar besseren Auflösung demonstrieren, als sie das geometrische Nivellement oder der Global Navigation Satellite System (GNSS)/Geoid-Ansatz derzeit erreichen können. Darüber hinaus wird die Methodik in Zusammenarbeit mit TerraQ-Teilprojekten eingesetzt, die gravimetrische und GNSS-Techniken nutzen, um z.B. Wasserspeichern zu überwachen. (Projekte: Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (C02), Modellierung von Massenvariationen bis zu kleinen Skalen (C05), und Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (C06)).

Beginnen werden wir mit quasistatischen Beobachtungen zur Erkennung und Bestimmung von Höhenunterschieden oder Neigungen in Netzwerken und der Anbindung einer kleinen Insel an das Festland.

In den folgenden Förderperioden von TerraQ werden wir die Forschung in Richtung zeitaufgelöster Messungen erweitern, wobei wir uns zunächst auf saisonale Veränderungen konzentrieren, aber die Messung täglicher Variationen anstreben. Um diese Ziele zu erreichen, benötigen wir transportable optische Uhren, die Teilunsicherheiten von 10-18 und weniger erreichen. In Anbetracht der sehr geringen Anzahl von Laboruhren, die dieses Niveau erreichen, ist dies eine sehr ehrgeizige Aufgabe. Obwohl wir in diesem Projekt nicht den Schwerpunkt auf die Instrumentenentwicklung legen, sind die ständige Verbesserung und wiederholte Validierung der Uhren von entscheidender Bedeutung, um die Verlässlichkeit zu erreichen, das für den Übergang von einer Proof-of-Concept-Demonstration zum Routinebetrieb erforderlich ist.

© PTB
Je nach Position in einem Gravitationsfeld vergeht die Zeit unterschiedlich schnell. Zusammen mit Teilprojekt A05 werden wir die sich daraus ergebende Differenz der Gehraten Δν zweier Uhren messen und daraus auf das Gravitationspotential bzw. die Höhendifferenz Δh zwischen den Uhrenstandorten schließen.

ZIELE VON A04 - OPTISCHE UHREN FÜRS CHRONOMETRISCHE NIVELLEMENT

  1. Verringerung der Unsicherheit der transportablen Uhren auf wenige 10-18
  2. Chronometrisches Nivellement mit Zentimeter-Auflösung unter Verwendung transportabler optischer Uhren
  3. Demonstration I: Fernnivellierung
  4. Demonstration II: Höhenverbindung Insel – Festland

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

PD Dr. Christian Lisdat
PD Dr. Christian Lisdat
Prof. Dr. Piet O. Schmidt
Prof. Dr. Piet O. Schmidt
Dr.-Ing. Heiner Denker
Dr.-Ing. Heiner Denker

Wissenschaftlicher Nachwuchs

Tim Lücke
Tim Lücke
Constantin Nauk
Constantin Nauk