Lotrichtung

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Neigungsmesser mit Lot

Die Lotrichtung, auch das Lot oder Vertikale ist die örtliche Richtung der Schwerebeschleunigung. Sie steht senkrecht auf den Niveauflächen des Erdschwerefeldes in Richtung der Resultierenden aus der Gravitation der Erde und der Fliehkraft durch die Erdrotation. Wegen der Erdabplattung weicht die Lotrichtung um bis 0,2° von der Richtung, in der der Erdmittelpunkt liegt, ab. Der obere Schnittpunkt der Lotrichtung mit der Himmelskugel heißt Zenit, der untere Nadir.

Ein einfaches Mittel, um die lokale Lotrichtung zu ermitteln, ist das Schnurlot.

Die Horizontale, auch die Waagrechte oder der mathematische Horizont, ist eine Bezeichnung für eine Ebene senkrecht zur Lotrichtung.

Physikalische Definition

Berge krümmen die Lotrichtung um bis zu 0,01°. Die Lotlinien durchstoßen das Geoid und alle anderen Niveauflächen unter genau 90°

Physikalisch betrachtet ist die Lotrichtung auf einem rotierenden Körper eine Folge seiner Gravitation und (in geringerem Ausmaß) der Fliehkraft. Deshalb weist sie im allgemeinen Fall nicht zum Mittelpunkt. Die Rotation (und die daraus folgende Fliehkraft und Abplattung) verursacht eine Ablenkung, die bei der Erde bis 0,2° beträgt und am Saturn fast 10°. Um diesen Betrag ist die (geo)zentrische Breite kleiner als die geografische.

Genauer betrachtet, ist die Lotrichtung keine Gerade, sondern eine Raumkurve. Sie durchstößt als Lotlinie alle Niveauflächen des Schwerefeldes orthogonal. Die Lotkrümmung lässt sich durch aufwendige Messungen feststellen (siehe Gravi- bzw. Gradiometrie) oder rechnerisch durch Modellierung von Massen des Geländes (Topografie) und des geologischen Untergrundes. Die Krümmung beträgt im Flachland etwa 1", im Hochgebirge jedoch über 10", was einige cm bis dm pro km ausmacht.

Astronomische und geografische Koordinaten

Aus der Lotrichtung bzw. der Lage des Zenits am Sternhimmel lassen sich genaue Werte für die astronomische Breite und Länge bestimmen. Der Unterschied zur geografischen Breite und Länge ist die sogenannte Lotabweichung, die von den Unregelmäßigkeiten des Erdschwerefeldes verursacht wird. Sie bilden ein wichtiges Koordinatensystem für die Geowissenschaften - speziell die Geodäsie.

Hingegen bilden Horizont und Lotrichtung ein topozentrisches horizontales Koordinatensystem, das für den Alltag die größte Bedeutung besitzt und auch „natürliches Koordinatensystem“ genannt wird.

Messung und Genauigkeiten

Die Messung der Lotrichtung erfolgt:

  • im Bauwesen mit Schnurlot (Senkblei) oder Lattenrichter, bzw. 90° dazu Wasserwaage und Nivellier - auf etwa 0,1° bis 0,001° genau;
  • in der Geodäsie mit Theodolit und Spezialgeräten wie Astrolab oder Zenitkamera - Genauigkeit 1" bis 0,1" (in Verbindung mit Lotsensoren wie Libellen oder Kompensatoren
  • in der Physik mit einer Vielfalt von Instrumenten und Genauigkeiten;
  • in der Geodynamik als Lotrichtungsschwankung mit speziellen Instrumenten in aufgelassenen Tunneln oder Bergwerken unter Tage (Vertikal- und Horizontalpendel) auf ± 0,01" und genauer.

Etymologie

„Lotrichtung“ leitet sich von der Lotschnur ab, „Senkrechte“ vom Senkblei, „Waagrechte“ vermutlich von "Waage" als Synonym für eine im Gleichgewicht befindliche Wasseroberfläche - siehe auch Wasserwaage als ursprüngliches Messgerät für diesen Zweck. „Horizontale“ bezieht sich auf die Ebene des Horizonts und hat auch mit weiter Sicht zu tun. In der Medizin bezeichnet vertical jene Linie, die vom Scheitel zur Sohle zieht. „Vertikale“ entstammt dem lateinischen (Vertex „Scheitel(punkt)“; dieselbe Bedeutung liegt dem „Zenit“ zugrunde).

Literatur

  • F. Ackerl: Geodäsie und Fotogrammetrie, Band 1 und 2, Fromme 1950 und 1956
  • G. Gerstbach: Bedeutung eines Geo-Informationssystems für die Erdmessung. Lotrichtung und Dichtemodell, Geowiss. Mitt. Band 27 (GeoLIS I), p.9-15, TU Wien 1986
  • K. Ledersteger: Astronomische und Physikalische Geodäsie, JEK Band V, J.B.Metzler-Verlag, Stuttgart 1968
  • W.Torge: Geodesy, 3. Auflage, 416p., Verlag deGruyter, Berlin/ New York 2001

Weblinks

 Commons: Lotrichtung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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