Einleitung

Das Arbeitsprofil des Geodätischen Instituts Potsdam wurde in seinen Grundzügen durch F.R. Helmert (1843 - 1917) geprägt, der das Institut von 1886 bis 1917 leitete. Alle wesentlichen Aufgabenstellungen versuchte er dem einen Ziel unterzuordnen: Erforschung und Beschreibung der Erdfigur als Äquipotentialfläche der Schwere im Meeresniveau (Geoid). Daher kam den verschiedensten gravimetrischen Arbeiten (Entwicklung von Instrumenten, Mess- und Auswerteverfahren, Schweremessungen auf dem Festland und auf den Weltmeeren, theoretische Untersuchungen) besondere Bedeutung zu. 1969 wurde das Geodätische Institut in das neu gegründete Zentralinstitut Physik der Erde eingegliedert. Das Helmertsche Konzept für die gravimetrischen Untersuchungen in der Geodäsie blieb weiterhin Leitlinie für die gravimetrischen Arbeiten auch in diesem Institut bis zu seiner Auflösung 1991.

Das Geodätische Institut widmete sich zunächst auch der Entwicklung von Geräten und Auswerteverfahren für die angewandte Gravimetrie und führte entsprechende Feldmessungen aus. Es ist daher nicht verwunderlich, dass das Geodätische Institut langjährige Wirkungsstätte so bekannter Geophysiker wie H. Haalck (1894 - 1969) und K. Jung (1902 - 1972) war, die sich hier vorwiegend mit Fragestellungen der aufkommenden angewandten Geophysik befassten. Erst mit der neuen Dienstordnung vom 1. Jan. 1937 wurde dieser Aufgabenkreis ausgegliedert und in den Zuständigkeitsbereich der inzwischen entstandenen geophysikalischen Institute verwiesen; Helmert hatte sich noch strikt und erfolgreich gegen eine solche Trennung der angewandten von der geodätischen Gravimetrie ausgesprochen.

Reversionspendelmessungen von Kühnen und Furtwängler und das Potsdamer Schweresystem

Schon bei der Projektierung des neuen Institutsgebäudes auf dem Telegrafenberg in Potsdam wurde von Helmert im Inneren des Gebäudes ein temperaturstabilisierter Raum, der Pendelsaal, mit einem Doppelpfeiler für Reversionspendelmessungen und drei weiteren Pfeilern für Messungen mit Relativpendelgeräten vorgesehen. Gelegentlich eines Besuchs in Potsdam schreibt R. v. Sterneck voller Bewunderung in einem Bericht über Pendelmessungen: "Es gereicht mir zur besonderen Ehre und grössten Befriedigung, dass es mir vergönnt war, in Gegenwart des geistigen Schöpfers dieses Musterinstitutes, Herrn Directors Dr. Helmert, diesen, der Schwere auf der Erde geweihten Raum als Erster zu benützen."

Helmert selbst führte zunächst umfangreiche theoretische und experimentelle Untersuchungen über Reversionspendelmessungen aus, die er mit seiner Schrift "Beiträge zur Theorie des Reversionspendels" abschloss. 1898 beauftragte er F. Kühnen und Ph. Furtwängler mit der Ausführung endgültiger Messungen. Neben einem Sekunden- und einem Halbsekundenpendel des Geodätischen Instituts Potsdam standen ihnen ein Sekundenpendel von der Sternwarte Padua ("Italiensches Pendel") und zwei Pendel von der k. u. k. Gradmessungskommission zu Wien ("Schweres und leichtes österreichisches Pendel") zur Verfügung, insgesamt also 5 Reversionspendel. Alle Pendel konnten wahlweise entweder mit Schneiden oder mit Schwingflächen ausgerüstet werden. Die Schwingzeitmessungen wurden zunächst bei normalem Atmosphärendruck ausgeführt, später auch bei schwachem Vakuum bis herab zu etwa 20 Torr. Um die äusseren Umstände der Messungen etwas einschätzen zu können, sei erwähnt, dass bei den Längenmessungen der Raum mit einer Auerlampe (Gasglühlicht) beleuchtet wurde, während bei den Schwingzeitmessungen einfache Stearinkerzen als Lichtquelle dienten. Aus den zwischen 1898 und 1904 ausgeführten Messungen leiteten Kühnen und Furtwängler als Endergebnis den bekannten Wert g = (981,274 ñ 0,003) cm s² ab, bezogen auf die Höhe "87 m über dem Meeresniveau".

1909 wurde durch einen Bericht von E. Borrass, den er der Konferenz der Internationalen Erdmessung in Cambridge vorlegte, das Potsdamer Schweresystem eingeführt. Es wurde auf den von Kühnen und Furtwängler bestimmtem Absolutwert und den Ort dieser Messungen im Pendelsaal des Geodätischen Instituts bezogen. Das so festgelegte Niveau blieb zunächst etwa 30 Jahre lang unangefochten. Erst die Reversionspendelmessungen von P.R. Heyl und G.S. Cook von 1934 bis 1935 in Washington und J.S. Clark von 1936 bis 1938 in Teddington deuteten mit Differenzen von -20,0 und -12,8 mGal auf einen grösseren systematischen Fehler im Potsdamer Bezugswert hin, dessen Aufkärung jedoch durch den Zweiten Weltkrieg erheblich verzögert wurde. Nach Kriegsende setzten umfangreiche Aktivitäten ein, um einerseits den Fehler in den Potsdamer Messungen selbst nachzuweisen, andererseits durch neue Absolutmessungen nach möglichst vielen voneinander unabhängigen Verfahren und unter Nutzung der neu sich bietenden technischen Möglichkeiten (Schnellphotographie, elektronische Schwingzeit- und Längenmessungen, elektronische Rechentechnik u.a.) eine zuverlässige Korrektur für den Bezugswert des Potsdamer Schweresystems abzuleiten. Diese Aktivitäten zogen sich bis Anfang der siebziger Jahre hin, als durch Empfehlung der 15. Generalversammlung der IUGG in Moskau das Potsdamer System durch ein Internationales Schwere-Standard-Netz (IGSN 71) abgelöst wurde, in dem auch Potsdam als eine von insgesamt 1854 Stationen enthalten ist.

Neubestimmung des Absolutwertes der Schwere in Potsdam mit Reversionspendeln

An den Bemühungen, den Fehler in dem von Kühnen und Furtwängler bestimmten Schwerewert aufzuspüren und einen neuen, zuverlässigeren Bezugswert für das Potsdamer Schweresystem festzulegen, beteiligte sich auch das Geodätische Institut. Sein damaliger Direktor, K. Reicheneder (1903 - 1981), schlug dazu in Anlehnung an das von den Relativpendelmessungen her bekannte Zweipendelverfahren eine neue Variante des Reversionspendelverfahrens vor. Einerseits waren auf diesem Gebiet die meisten Erfahrungen vorhanden, andererseits bot das Reversionspendelverfahren eine Alternative zu den um diese Zeit neu aufkommenden zahlreichen Varianten von Fallmethoden und lag so im Sinne einer späteren Empfehlung der IAG, neue Absolutmessungen nach möglichst vielen, vom physikalischen Prinzip her unabhängigen Verfahren auszufuhren, um das Risiko nicht erkannter systematischer Fehler auf ein Minimum zu reduzieren.

Nach dem ursprünglichen Plan waren drei Geräte mit evakuierbaren Behältern zur Aufnahme der drei Pendelpaare von 25, 50 und 75 cm Länge vorgesehen. Die Pendel sollten mit pendelfesten Schneiden ausgestattet, die Lagerflächen an einem doppel-T-förmigen Träger innerhalb des Vakuumbehälters befestigt werden. Bei der Reversion sollte der gesamte Behälter mit den darin befindlichen Pendeln gedreht werden, um das Vakuum nicht zu zerstören. Auch bei den Längenmessungen sollten die Pendel nicht aus dem Gerät herausgenommen werden. Auf diese Weise hoffte man, hohe Messgeschwindigkeiten zu erreichen. Auch an einen mobilen Einsatz dieser Pendelgeräte war gedacht. Hergestellt wurde jedoch nur das Gerät mit den 25-cm-Pendeln.

Noch während der Voruntersuchungen mit dem 25-cm-Gerät wurde, aufbauend auf den bis dahin gesammelten Erfahrungen - im wesentlichen von R. Schüler - ein neues Gerät mit Quarzpendeln konzipiert. Von der ursprünglichen Reichenederschen Konzeption wurden nur das Prinzip der gegenphasig auf gemeinsamer Unterlage schwingenden Pendel und die Verwendung von Pendelpaaren unterschiedlicher Länge übernommen. Aufgegeben wurde die Reversion des gesamten Geräts. Der Interferenzkomparator für die Längenmessungen wurde vom Pendelgerät getrennt. Die Pendel wurden mit Schwingflächen versehen und die Schneiden fest mit dem auf einem massiven Doppelpfeiler ruhenden Gerät verbunden. Zur Ausführung kamen Pendelpaare von 37,5, 50 und 75 cm Länge.

Die zwischen März 1968 und Februar 1970 ausgeführten abschliessenden Messungen mit dem 25-cm-Pendelgerät und dem Quarzpendelgerät führten zu dem Endergebnis g = (981.2601 ñ 0,0003) cm s², bezogen auf den Doppelpfeiler SO im Pendelsaal und die Höhe 87,00 m, d.h. auf den Bezugspunkt des Potsdamer Schweresystems. Der Vergleich mit den Ergebnissen anderer moderner Absolutmessungen zeigt, dass der neue Schwerewert offensichtlich keine systematischen Fehler enthält, die über die angegebene Genauigkeit von ±0,3 mGal hinausgehen. Mit Recht kann man daher behaupten, dass die neuen Absolutmessungen in Potsdam die genauesten jemals ausgeführten Reversionspendelmessungen sind, aber es werden auch die letzten gewesen sein. Die Zeit ist über das Reversionspendelverfahren hinweggegangen. Die Zukunft gehört transportablen Absolutgravimetern, die nach dem Prinzip des freien Falls oder des senkrechten Wurfs arbeiten und dank des gewaltigen technischen Fortschritts auf dem Gebiet der elektronischen Zeit- und Längenmessteehnik Genauigkeiten in der Grössenordnung von wenigen Mikrogal erreichen. Aber auch diese Verfahren sind nicht frei von systematischen Fehlern, das Problem hat sich nur zu höheren Genauigkeiten hin verschoben.

In Potsdam wurden zwischen 1976 und 1990 im Nordostkeller des Institutsgebäudes, dem Ort der Messungen mit dem neuen Quarzpendelgerät, sieben Absolutmessungen mit Fallgravimetern ausgeführt, davon fünf mit dem GABL-Gravimeter des Instituts für Automatisierung und elektrische Messtechnik in Novosibirsk und zwei mit dem Gravimeter JILAG-3 des Instituts für Erdmessung der Universität Hannover. 1995 folgten im Rahmen der Neuvermessung des Deutschen Schweregrundnetzes Messungen mit den Absolutgravimetern FG-5 des Instituts für Angewandte Geodäsie, Frankfurt am Main (IfAG) und erneut mit dem JILAG-3 der Universität Hannover. Die ersten Messungen bis 1990 deuteten nach sorgfältiger Elimination möglicher äusserer Fehlereinflüsse, insbesondere von Grundwasserschwankungen, auf signifikante langperiodische Variationen mit einer Periode von 11,5 Jahren und einer Amplitude von etwa 29 µGal hin. Die späteren Messungen bestätigten diese Vermutung nicht. Als wahrscheinliche Ursachen sind daher instrumentelle systematische Störeinflüsse anzusehen.

Relative Schweremessungen

Nach dem Statut von 1887 fiel dem Geodätischen Institut u.a. die Aufgabe zu, "Bestimmungen der Intensität der Schwere an möglichst vielen Punkten" auszuführen. Bis in die dreissiger Jahre standen dazu ausschliesslich Pendelgeräte zur Verfügung. Es wurden aber nicht nur Messungen im Gelände ausgeführt, sondern auch die Pendelgeräte und die Messverfahren weiter entwickelt (umfangreiche Untersuchungen verschiedener Mitarbeiter zum Mitschwingeinfluss und zum Einfluss magnetischer Felder auf Invarpendel, Erprobung von Quarz- und Invarpendeln und von Details der technischen Gestaltung von Pendeln und Pendelgeräten). Während aus der Zeit J.J. Baeyers (1794-1885) lediglich über Messungen mit einem Repsoldschen Reversionspendelapparat an fünf verschiedenen Stationen berichtet wird, wurden zwischen 1923 und 1943 Pendelmessungen an etwa 450 Stationen im Deutschen Reich und in Gebieten, die während des Zweiten Weltkriegs von Deutschland besetzt waren, ausgeführt. Die Messungen nach 1934 fanden grösstenteils im Rahmen der Geophysikalischen Reichsaufnahme statt (u.a., um Deutschland bei der Deckung seines Treibstoffbedarfs für die zunehmende Motorisierung "aus valutarischen und wehrtechnischen Gründen" vom Ausland unabhängig zu machen, wie es in einer "Denkschrift über die Notwendigkeit einer geophysikalischen Untersuchung Deutschlands" vom Mai 1934 heisst). Von der Geophysikalischen Reichsaufnahme wurden noch bis zum Februar 1945 erhebliche Geldmittel ausserhalb des Haushaltsplans zur Verfügung gestellt, die der Weiterentwicklung von Pendelgeräten und des Haalck-Gravimeters zugute kamen.

Nach Ende des Zweiten Weltkriegs verlor das Geodätische Institut alle Pendelgeräte mit den dazugehörenden Pendeln. Sie wurden im Sommer 1945 als Teil der von Deutschland zu erbringenden Reparationsleistungen eingezogen. Ein erster Neuanfang wurde mit einem Topfapparat gemacht, den der Mechanikermeister M. Fechner zu seiner Freude und aus Begeisterung an der Arbeit für sich selbst gebaut hatte und den er dann, noch vor der Währungsreform 1948, dem Geodätischen Institut für reichlich 2000 Mark verkaufte. Dazu kam leihweise ein 4-Pendel-Gerät aus Jena ('Haubenapparat'). Aus den verbliebenen Institutsbeständen wurden die besten Pendel ausgesucht. Mit diesen Geräten wurden Messungen im Schwerenetz und auf den Eichstrecken der DDR (zunächst Brocken, später Fichtelberg - Stralsund) ausgeführt. Internationale Verbindungen wurden gemessen nach Sofia 1958, Rom 1964, Mirny und Molodyoshnaya (Antarktika) 1965, Helsinki und Ivalo 1966. 1968 wurden noch einmal in grösserem Umfang Pendelmessungen in einem Schwerenetz der damaligen sozialistischen Länder Osteuropas ausgeführt.

Neben den Pendelmessungen spielten Schwereverbindungsmessungen mit Gravimetern im Geodätischen Institut eine untergeordnete Rolle. Mit einem Askania-Gravimeter GS-12 beteiligte sich das Institut an Messungen im Schwerenetz der DDR und in dem osteuropäischen Schwerenetz. Internationale Verbindungen wurden gemessen 1964 nach Kopenhagen und auf Initiative und unter Mitwirkung von Ju.D. Boulanger (Moskau) 1970 nach Helsinki und Rom (Ciampino). Ein ähnlicher Versuch, 1970 eine direkte Verbindung zwischen Potsdam und Paris zu messen, scheiterte aus politischen Gründen. Erfolgreich waren dagegen direkte Verbindungsmessungen zwischen Potsdam und Bad Harzburg, das offiziell als Exzentrum von Potsdam betrachtet wurde. Diese Messungen sind 1964 in Zusammenarbeit zwischen dem Geodätischen Institut Potsdam und der Technischen Hochschule Hannover ausgeführt worden.

Das Haalck-Gravimeter

Mit dem in den zwanziger Jahren zunehmenden Einsatz geophysikalischer Verfahren zur Erkundung von Lagerstätten stieg auch das Interesse an flächendeckenden, engmaschigen Schweremessungen. Mit den damals für diese Zwecke allein zur Verfügung stehenden schwerfälligen Pendelgeräten (etwa ein Messpunkt pro Tag) war dieses Ziel nicht zu erreichen. Daher wurde vielerorts an der Entwicklung von statischen Schweremessern gearbeitet. Vor diesem Hintergrund begann H. Haalck Ende der zwanziger Jahre mit der Entwicklung seines Gasfedergravimeters. Es arbeitet nach dem Barometerprinzip, wobei dem von der örtlichen Schwere abhängigen Gewicht der Quecksilbersäule vom Gegendruck eines abgeschlossenen Gasvolumens das Gleichgewicht gehalten wird. Durch Überschichtung des Quecksilbers mit einer leichteren Flüssigkeit und Verwendung von Röhren verschiedenen Querschnitts lässt sich die geringe Verschiebung der Quecksilbersäule hydraulisch so weit vergrössern, dass Schwereänderungen direkt an der Verschiebung eines Farbtropfens in einer Kapillare abgelesen werden können.

In den Jahren 1935 bis 1937 wurden von den Mitarbeitern des Geodätischen Instituts Fritz Haalck (dem Bruder Hans Haalcks) und R. Meinhold mit dem Haalck-Gravimeter im Rahmen der Geophysikalischen Reichsaufnahme Schweremessungen an etwa 2300 Punkten in Mittel- und Nordwestdeutschland ausgeführt. Die Genauigkeit betrug etwa 1 mGal, die Messgeschwindigkeit etwa 20 Stationen pro Tag (Stationsabstand 3 bis 4 km, Lastwagentransport des etwa 350 kg schweren Geräts). Für die Weiterentwicklung seines Schweremessers konnte Haalck über die Geophysikalische Reichsaufnahme erhebliche Geldmittel ausserhalb des Haushaltsplans des Instituts beschaffen. Die Askania-Werke stellten das Gravimeter in einer Kleinserie her, aus der ein Gerät an das Geodätische Institut kam. Mit einem zweiten Gerät führte Meinhold im Auftrag der Shell-Company erfolgreich Schweremessungen in Flussdeltas und auf Lagunen im Norden Südamerikas aus.

Nach Ende des Zweiten Weltkriegs versuchte Haalck noch einmal, sein Gravimeter zu verbessern, vor allem die sehr temperaturempfindliche Gasfeder durch ein System von Aneroiddosen zu ersetzen. Aber diesen Bemühungen blieb der Erfolg versagt. Inzwischen hatten sich Federgravimeter sowohl hinsichtlich Grösse und Gewicht als auch der erreichbaren Messgenauigkeiten als leistungsfähiger erwiesen.

Seegravimetrie

Als Helmert um die Jahrhundertwende seine ersten Schwereformeln berechnete und veröffentlichte, um über das Clairautsche Theorem die Abplattung der Erde aus dem globalen Schwerefeld zu bestimmen, standen aus den Tiefseegebieten nur verhältnismässig wenige Schwerewerte von Inselstationen zur Verfügung, die noch dazu wegen ihrer geringeren Genauigkeit und vor allem wegen der grossen Unsicherheiten der an ihnen anzubringenden Korrektionen verworfen werden mussten. So benutzte er z.B. für die Schwereformel von 1901 nur Werte von Küsten- und Festlandstationen. Um der vom theoretischen Standpunkt her geforderten gleichmässigen Verteilung der Messwerte über die gesamte Erdoberfläche näher zu kommen, wurde es daher dringend notwendig, Schweremessungen auch direkt auf den Weltmeeren auszuführen.

Schon 1894 beantragte Helmert auf der Konferenz der Permanenten Kommission der Internationalen Erdmessung Mittel, um die Entwicklung von Geräten zur Ausführung von Schweremessungen auf Schiffen zu unterstützen. 1899 veröffentlichte H. Mohn auf der Grundlage älterer Arbeiten ein Verfahren, um durch Vergleich mit einem Siedebarometer, Schwerekorrektionen für Quecksilberbarometer zu bestimmen. Helmert griff diese Gedanken auf und beauftragte O. Hecker (1864 - 1938) mit Vorversuchen zur Anwendung des Mohnschen Verfahrens für Schweremessungen auf dem Meer und der praktischen Erprobung des Verfahrens. Nach erfolgreichem Abschluss der Vorversuche konnte Hecker schon 1901 eine erste Messreise über den Atlantischen Ozean antreten. Er erreichte Messgenauigkeiten in der Grössenordnung von µ30 mGal. Diese Messungen von Hecker waren die ersten bedeutenden Schweremessungen auf den Weltmeeren. 1904 und 1905 schloss sich eine zweite Messreise im Indischen und im Grossen Ozean an und 1909 eine dritte auf dem Schwarzen Meer.

Später versuchte Haalck an die Traditionen des Geodätischen Instituts in der Seegravimetrie anzuknüpfen. Von Anfang an war er bei der Entwicklung seines Gasfedergravimeters bemüht, dieses auch für Schweremessungen auf dem Meer einzusetzen. In der Praxis blieben jedoch alle Bemühungen, mit diesem Gravimeter auch Schweremessungen auf offenen Meeren auszuführen, ohne grösseren Erfolg.

Drehwaagen

Aufbauend auf den Arbeiten von L. v. Eötvös entwickelte Hecker in den Jahren 1906 bis 1908 eine Drehwaage und liess sie in der Institutswerkstatt bauen. Sie war mit einer photographischen Registriereinrichtung ausgestattet und einem Uhrwerk zur automatischen Einstellung in die erforderlichen Messazimute. Später befasste sich W. Schweydar (1877 - 1959) mit der Erprobung und Weiterentwicklung von Drehwaagen. Diese Arbeiten führten Mitte der zwanziger Jahre zu einer Drehwaage mit Z-förmigem Gehänge. Drehwaagen dieser Art wurden von den Askania-Werken in Serie gebaut und fanden als "Kleine Askania-Drehwaage" weite Verbreitung.

Schweydar, Jung und Haalck entwickelten rechnerische und graphische Verfahren zur Auswertung und Korrektur von Drehwaagemessungen, u.a. für die Praxis sehr geeignete Auszähldiagramme. Schliesslich sei noch auf Arbeiten von Jung und Haalck zur Störkörperberechnung aus Drehwaagemessungen (Gradient und Krümmungsgrösse) hingewiesen. Zwischen 1917 und 1937 wurden von Mitarbeitern des Geodätischen Instituts Drehwaagemessungen auf mehreren hundert Stationen in Deutschland ausgeführt, vorwiegend über Salzstöcken, 1918 auch auf 72 Stationen in Rumänien. All diese Arbeiten sind eindeutig der aufkommenden "Angewandten Geophysik" zuzuordnen. Als gemäss der neuen Dienstordnung von 1937 alle angewandtgeophysikalischen Arbeiten den inzwischen entstandenen geophysikalischen Institutionen zugeordnet wurden, endeten im Geodätischen Institut alle Arbeiten zur Entwicklung von Drehwaagen sowie die Ausführung und Auswertung von Drehwaagemessungen.

Gezeitengravimetrie

In den Kellerräumen des benachbarten Astrophysikalischen Instituts gelang es E. v. Rebeur-Paschwitz 1889 erstmals, mit spitzengelagerten Horizontalpendeln die von den Festerdegezeiten hervorgerufenen Schwankungen der Lotlinie experimentell nachzuweisen. Dabei registrierte er auch erstmals die von einem Fernbeben ausgelösten Erdbebenwellen (Japan-Beben vom 17. April 1889). Hecker gelangen in den Jahren von 1902 bis 1909 mit spitzengelagerten Horizontalpendeln und einer photographischen Registriereinrichtung im 26 m tief gelegenen Seitenstollen des Tiefbrunnens auf dem Telegraphenberg die ersten Aufzeichnungen von gezeitenbedingten Lotschwankungen über einen längeren Zeitraum.

Um die störenden Einflüsse von Temperaturschwankungen zu verringern, schlug G.H. Darwin 1909 vor, Messungen in Bergwerken auszuführen. So kam es u.a. zu den Arbeiten von Schweydar mit Horizontalpendeln in Zoellnerscher Aufhängung, die er von 1910 bis 1920 in der Reichen Zeche in Freiberg in Sachsen in 189 m Tiefe ausführte.

In der Folge der Aktivitäten des Internationalen Geophysikalischen Jahres (1956 - 1957) begann J. Byl 1960 noch einmal mit Horizontalpendelmessungen im Seitenstollen des Tiefbrunnens. Dabei verwendete er neben Zoellner-Pendeln auch Horizontalpendel vom Typ Tomaschek-Ellenberger und Ostrovskij-Klinometer. Mit diesen Messungen wurde u.a. das Ziel verfolgt, Aussagen über das lokale Neigungsverhalten des Potsdamer Telegraphenberges und seiner Umgebung zu erhalten.

Die direkte Messung der gezeitenbedingten Schwerevariationen stiess wegen des geringen Effekts (maximal einige 10^-7 der Schwere) noch längere Zeit auf messtechnische Schwierigkeiten. Als erstem gelang es Schweydar, mit einem von ihm entwickelten Bifilargravimeter, wiederum im Seitenstollen des Tiefbrunnens, die vom Mond erzeugten halbtägigen Schwerevariationen zu registrieren und auszuwerten. Obwohl die Strichstärke seiner photographischen Aufzeichnungen die Signalamplituden deutlich übertraf, konnte er aus dem einjährigen Messmaterial (1913 - 1914) die Amplitude der M2-Welle bis auf wenige Prozent genau bestimmen. Dieses Ergebnis war zusammen mit dem der Lotschwankungsregistrierungen eine wichtige experimentelle Bestätigung der Loveschen Theorie von der Elastizität des Erdkörpers.

Seit 1957 wurden am Potsdamer Institut wieder Messungen der Schwereänderungen vorgenommen, bis 1965 mit einem Askania-Gravimeter GS-12 und von 1973 an mit einem GS-15, das seit dieser Zeit ohne grössere Unterbrechungen registriert und inzwischen eine kontinuierliche Beobachtungsreihe von mehr als zwanzig Jahren geliefert hat. Diese Reihe ermöglicht eine weitergehende Auflösung eng benachbarter Partialtiden sowie die Untersuchung von langperiodischen Schwereänderungen und der Wirkung äusserer Massenumverteilungen meteorologischer und hydrologischer Art. Insbesondere wurden auch Untersuchungen zu planetaren Luftdruckwellen in meteorologischen Zeitreihen und deren Schwerewirkungen angeregt.

Da Anfang der siebziger Jahre die Anschaffung eines Supraleitgravimeters aus handelspolitischen und finanziellen Gründen nicht möglich war, wurden in Zusammenarbeit mit kompetenten technischen Instituten Eigenentwicklungen versucht, die trotz aussichtsreicher Anfangserfolge vorzeitig abgebrochen werden mussten (1971 bis 1975 Physikalisches Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena, 1984 bis 1989 Physikalisch-Technisches Institut für tiefe Temperaturen bei der Ukrainischen Akademie der Wissenschaften, Charkow). Nach der politischen Wende in Deutschland wurde noch 1989 die Anschaffung und Aufstellung eines kommerziellen Supraleitgravimeters eingeleitet, das seitdem vom GeoForschungsZentrum Potsdam betrieben wird.

Überwachung des regionalen Schwerefeldes

Zwischen 1969 und 1970 wurde zur Überwachung des regionalen Schwerefeldes ein gravimetrisches West-Ost-Profil angelegt, das sich über den mitteldeutschen Hauptabbruch bis in das norddeutsch-polnische Sedimentbecken erstreckt. Es beginnt westlich von Magdeburg und verläuft über Genthin und Potsdam bis in die Nähe von

Seelow. Die sieben Messpunkte des Profils sind unterirdisch vermarkt, in ihrer unmittelbaren Umgebung wurden Grundwassermessstellen angelegt. Die jährlich im Frühherbst mit einer möglichst grossen Zahl von Gravimetern gemessenen Schwereunterschiede (überwiegend Quarzfedergravimeter, später auch - dank der Unterstützung durch andere Institute - LCR-Gravimeter) lieferten Aussagen zur Stabilität der Erdkruste und zur Grösse hydrologischer Störeinflüsse. In Verbindung mit den Registrierungen der lokalen Schwerevariationen waren sie bedeutsam für die Interpretation wiederholter Absolutmessungen in Potsdam. Sie zeigten, dass die Absolutmessungen auch für ein grösseres Umfeld (Grössenordnung 200 km) repräsentativ sind. Darüber hinaus kann das Profil für die Qualitätsbewertung von Gravimetern genutzt werden, da die zeitliche Stabilität von Schwere und Höhe bis auf wenige Mikrogal bzw. 0,1 mm durch wiederholte Messungen gesichert erscheint.

Literatur
Da es wegen des beschränkten Platzes nicht möglich ist, alle Aussagen in der vorliegenden Arbeit durch spezielle Literaturquellen zu belegen, sind im folgenden einige Arbeiten zusammengestellt, aus denen weiterführende Hinweise entnommen werden können.

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Elstner, C. (1991): On the results of absolute gravity measurements at Potsdam in the period 1976 - 1990. - Cahiers Centr. Europ. Geodyn. et Seism. 3: 23-38; Luxembourg.
Elstner, C., Falk, R., Harnisch, G. u. Becker, M. (1993): Results and comparisons of repeated precise gravity measurements on the gravimetric West-East-Line. - 7th Symp. "Geodesy and Physics of the Earth", Potsdam 1992: 176-180; Berlin Heidelberg (Springer-Verlag).
Elstner, C., Harnisch, M. u. Schwahn, W. (1985): On the determination of the gravimetric M_f tide at Potsdam. - Veröff. Zentralinst. Phys. Erde H. 71: 18-53; Potsdam.
Elstner, C., Harnisch, M. u. Schwahn, W. (1993): Annual and Semiannual Modulations of Planetary Waves in the Spectra of Air Pressure and some Consequences on Gravity Variations. - Marées Terrestres, Bull, d' Inf. H. 117: 8664-8674; Bruxelles.
Friedrich Robert Helmert (1993): Akademie-Vorträge. Verlag des Instituts für Angewandte Geodäsie, Frankfurt am Main (= Nachr. aus dem Karten- und Vermessungswesen, R. I, H. 109).
Kühnen, F. u. Furtwängler, Ph. (1906): Bestimmung der absoluten Grösse der Schwerkraft zu Potsdam mit Reversionspendeln. - Veröff. königl. preuss. geodät. Inst., N.F., Nr. 27: Berlin (Stankiewicz).
Lerbs, L. (1970): Über die Entwicklung des Geodätischen Instituts Potsdam von der Gründung 1870 bis zur Eingliederung in das Zentralinstitut für Physik der Erde 1969. - Diss. Univ. Leipzig (unveröff.).
Lerbs, L., Sass, I. u. Stange, A. (1968): Bibliographie der Mitarbeiter des Geodätischen Instituts 1861 -1967. - Arb. Geod. Inst. Potsdam. H. 22.
Schüler, R., Harnisch, G., Fischer H. u. Frey, R. (1971): Absolute Schweremessungen in Potsdam 1968 - 1969. - Veröff. Zentralinst. Phys. Erde, H. 10; Potsdam.