Geodesi er vitenskapen om Jordens form, bevegelse, tyngdefelt og endringer i disse størrelsene. Eller som Kartverket beskriver det: Geodesi er vitenskapen om hvor noe er, hvor det har vært, og hvor det kommer til å være. Geodesien er grunnlag for kart- og oppmålingsarbeid, og en anvendelse av geodetisk vitenskap er landmåling.

Faktaboks

Uttale
geodesˈi
Etymologi
av gresk ge, ‘jord’ og daiesthai, ‘inndele’

Jordens form

Jordens gravitasjonsfelt (geoiden)
Figur 1: Jordens gravitasjonsfelt (geoiden)
(gjengitt med tillatelse fra European Space Agency ESA)

Jordens form er ikke som en globus eller som en ellipsoide. Jordens form er ganske klumpete og kan best gjengis med en geoide. En geoide er en flate som sammenfaller med den tenkte overflate av havets gjennomsnittlige nivå. Geoiden er modell av jordens form eller dens tyngdefelt (se figur 1).

Å vite noe om jordens form krever observasjon, og geodesi er grunnlaget for all jordobservasjon. Jorden er i konstant bevegelse og endring, og geodesien forteller hva som skjer med jorden ved hjelp av observasjonsdata som blir samlet inn fra bakkeinstrumenter, skip, fly og satellitter – både i Norge og i hele verden.

Geodetiske observasjoner gjør at vi kan bestemme nøyaktige posisjoner for steder på jordoverflaten. I flere århundrer var geodesiens hovedutfordring å bestemme Jordens form og størrelse ved hjelp av kartlegging av tyngdefeltet til lands og til havs. Dagens målepresisjon avslører både kontinuerlige og episodiske forandringer med tiden av steders posisjon og lokal tyngdeverdi. Ved hjelp av tidsserier analysert i et globalt geodetisk referansesystem kan bevegelsen av kontinenter og enkeltsteder beskrives ved fart og retning (se figur 2).

Jorden er i kontinuerlig endring

GNSS tidsserier over koordinater og hastighetsvektorer

Figur 2: Koordinater og hastighetsvektorer

Siden jorden er i kontinuerlig endring er det vanskelig å etablere et koordinatsystem som er gyldig for all fremtid. Det er særlig tre globale forhold som bidrar til at Jorden endres:

  • Jordens rotasjonsakse er ikke konstant – den roterer med varierende hastighet og den flytter på seg.
  • Tektoniske platebevegelser gjør at landområder flytter på seg og endres. Island, for eksempel, vokser med om lag med 2 cm i året ved at den østlige delen forflyttes østover og den vestlige delen forflyttes vestover.
  • Tilsvarende som gravitasjonskreftene mellom jorda og månen gjør at vi har tidevann, har vi også tidejord som kan medføre deformasjoner opp til 30 cm.

I tillegg har en flere regionale forhold som også bidrar til at Jorden endres:

Å måle disse endringene er geodesiens fremste oppgave. Kompleksiteten i oppgaven tilsier at geodesi er en interdisiplinær vitenskap som bygger på matematikk, fysikk, astronomi, geovitenskap (som geologi og geofysikk) og informasjonsteknologi. All måling foretas imidlertid i forhold til noe – til et geodetisk datum eller referansesystem – men hvilken referanse skal vi bruke når alt på jorden er i bevegelse? Vi må etablere fastmerker som ligger utenfor jorden, og utenfor vårt eget solsystem. Til dette har vi romgeodetiske metoder.

Romgeodetiske metoder

Idet massene i Jorda er i stadig bevegelse og kontinentene er i kontinuerlig drift i forhold til hverandre, er målemetoder til og fra rommet nødvendig siden stedsangivelser endres over tid. Målingene har etter hvert fått svært stor nøyaktighet (ned mot millimeternivå), samtidig som de resulterer i globale, sammenhengende referansesystemer (ITRS).

Det benyttes flere romgeodetiske metoder for å beregne jordens endringer. De fem mest kjente er:

  • VLBI (Very Long Baseline Interferometry) som bestemmer jordaksens posisjon i rommet samt dens omdreiningshastighet (som ikke er konstant). For å kunne kartlegge jordens variasjoner må vi bruke lyssterke ekstragalaktiske objekter (kvasarer) som fastmerker. Norge har bidratt med slike målinger siden 1994 da Kartverket etablerte stasjonen på Ny-Ålesund, Svalbard.
  • GNSS (Global Navigation Satellite System) som er samlebergepet for globalte navigasjons- og posisjonssatellittsystemer som Galileo, GLONASS og GPS.
  • SLR (Satellite Laser Ranging) er et avstandsmålerprinsipp viktig for god bestemmelse av satellitters banedata.
  • DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) er et Fransk satellittsystem brukt for å bestemme satellittbaner og koordinater.
  • LLR (Lunar Laser Ranging) er en metode for å måle avstanden mellom Jordas overflate og Månen ved hjelp av laser. For å øke presisjonen for disse målingene er det, blant annet ved Apollo-programmet, plassert retroreflektorer (som er en type avansert refleks) som reflekterer laserstrålingen.

Fysisk geodesi

Jordens form bestemmes for en stor del av dens tyngdefelt. Gravitasjonen virker utjevnende på overflaten, og de vertikale avvikene (fjell, dyphavsrenner) er sjelden større enn 10 km. Gravitasjonen virker også utjevnende på vann og luft. De vertikale variasjonene på havets overflate forårsakes av vindsystemer og havstrømmer som drives av Jordens rotasjon og soloppvarming. Studiet av Jordens tyngdefelt og konsekvenser av dette kalles fysisk geodesi og omfatter både observasjonelle (gravimetri på bakken, til havs, i luften og fra satellitt) og teoretiske innfallsvinkler (potensialteori og geoideberegning). Moderne geodesi er derfor nært knyttet til geodynamikk, det vil si globale fenomener som tidejord, polbevegelse og kontinentaldrift, og regionale fenomener som postglasial landhevning og jordskjelv.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg