Expeditie zwaartekracht

Drijvend in een onderzeeboot verrichtte professor Vening Meinesz heel precieze metingen van de zwaartekracht over de hele wereld. De TU Library publiceerde onlangs een website over de reis die de professor in 1934 maakte.

Hoe kan het dat de aardkorst, inclusief soms hoge bergen, blijft drijven op het vervormbare bovenste deel van de aardmantel (de asthenosfeer)? Er bestaat een evenwicht tussen het gewicht van de aardkorst en de opwaartse kracht die de aardkorst ondervindt van de aardmantel waar die op drijft. Die zogenaamde ‘isostasie’ is vergelijkbaar met hoe een ijsberg met zijn piek boven het water uitsteekt dankzij de grote massa onder water die volgens de wet van Archimedes de opwaartse druk levert.

Indertijd deden twee verklaringen de ronde. Het model van de Brit Georgy Airy (1855) ging uit van kolommen gesteente die drijven op een mantel met een hogere dichtheid. Onder een berg van gesteente moet dan een extra diepe wortel zitten die in de aardmantel steekt voor benodigde extra opwaartse druk.

De theorie van John Henry Pratt (1854) veronderstelde dat dichtheidsverschillen in gesteente-kolommen tot hogere of lagere opdrijving zouden leiden en dat alle kolommen ongeveer evediep in de aardmantel steken.

Professor Vening Meinesz zette daar een kleine tachtig jaar later (1931) zijn eigen model tegenover dat, zoals we nu weten, beter overeenstemt met moderne satellietmetingen. Hij verwonderde zich vooral over vulkanische eilanden omdat de aardkorst daar dun is (anders kan het magma niet aan de oppervlakte komen). Het idee van een diepe gesteentewortel past daar niet bij.

Zijn zwaartekrachtmetingen vanuit de duikboot lieten zien dat de vervorming van het zwaartekrachtveld rond zo’n eiland zich honderden kilometers uitstrekt. Dat is ook de basis van Vening Meinesz’ verklaring van isostasie: eilanden blijven niet alleen drijven vanwege de opwaartse druk, maar ook door de steun van de aardkorst in de omgeving. De aardkorst buigt een beetje door en spreidt daardoor de last van het eiland.

Het isostasiemodel van Vening Meinesz leverde een verklaring voor het typische verloop van het zwaartekrachtveld rond Hawaii: bij nadering eerst een vermindering van de zwaartekracht (minder massa onder de boot door de doorbuigende aardkorst) gevolgd door een lokaal maximum (veel massa bij de vulkaantop).

Veel spullen van de reis van Vening Meinesz, waaronder een slingerapparaat, de scheepsklok en de koffer van de professor, zijn bewaard gebleven in de erfgoedcollectie van de TU Delft.

expeditiewikipedia.nl

Illustratie: Stephan Timmers

Illustratie: Stephan Timmers

 

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar