Het meten van het magnetisch veld en het volgen van de veranderingen vereist zeer precieze instrumenten: de magnetometers. (foto 1) Om het oude magnetische veld terug te vinden in een object dat de sporen ervan bewaarde, gebruikt men een cryogene magnetometer. Als de magnetische geschiedenis van een plaats gekend is, kan men deze kennis toetsen met andere methoden om de objecten die men er ontdekt, te dateren. Omgekeerd kan de datering van bepaalde objecten via andere methoden dan deze gebaseerd op magnetisme, toelaten om de magnetische geschiedenis van geologische lagen waarin ze gevonden werden, te traceren.

Het is door vergelijking van de magnetische geschiedenis van gesteente uit ver van elkaar gelegen gebieden, dat men kan bewijzen dat deze gebieden ooit buren waren, namelijk voor de continentendrift hen scheidde. Ook sommige industriële toepassingen doen een beroep op de technieken van geomagnetisme. Zo worden boordinstrumenten van vliegtuigen of instrumenten op vlieghavens ermee afgesteld.

De exacte tijd die wij vandaag gebruiken, is bepaald door atoomklokken. Om de klokken, die zich in verafgelegen laboratoria bevinden, te vergelijken, gebruikt men het GPS-satellietsysteem. (foto 2) De klokken uit verschillende laboratoria worden simultaan vergeleken met de klok van een zelfde satelliet door meting van de aankomsttijd van de signalen in elk labo. Men leidt er vervolgens het verschil tussen de horloges in de labo’s uit af. De zo verkregen precisie valt in de grootteorde van een miljardste van een seconde per dag voor het vergelijken van klokken op duizenden kilometers afstand van elkaar.

De seismologie bestudeert aardbevingen, meet ze en brengt ze in kaart, zowel de grote als de kleine. Daarvoor beschikt België over een netwerk van stations met seismografen. Het jaarlijks gemiddelde in ons land is een tiental grote en middelgrote bevingen. Na elke schok die de bevolking voelt, wordt een macroseismische kaart opgesteld op basis van systematische enquêtes. Alles wat vereist is voor het opstellen van een kaart met de kans op aardbevingen in ons land wordt uitgevoerd. Zo doet men historisch onderzoek naar schokken uit de laatste duizend jaar en paleoseismologisch onderzoek naar de grote aardbevingen van de laatste honderdduizend jaar. Men bestudeert de langzame tektonische vervormingen van de aardlagen met de hulp van een absolute gravimeter (foto 3) en met GPS-positiebepaling. Er gebeuren metingen met extensometers in natuurlijke grotten en men zoekt naar plaatselijke effecten in de bodem tijdens zware aardbevingen in België.

Dankzij de ruimtevaart heeft het Marsonderzoek vanaf de jaren zestig een grote vooruitgang gekend. Voor de nabije toekomst worden de missies Mars Express en Netlander voorbereid. Het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie werkt mee aan het experiment Spicam-Light aan boord van de eerste missie.

De Mars Express orbitor , waarop het instrument Spicam geplaatst is, moet na het droppen van landingsgestel Beagle 2, zichzelf in een baan plaatsen en het geheel van de planeet observeren gedurende een Marsjaar (zijnde twee Aardjaren).
Het experiment Spicam-Light heeft de studie van de chemische samenstelling en de dynamische evolutie van de atmosfeer van Mars als doel. Hiervoor gebruikt men een UV-IR-spectrometer (ultraviolet en infrarood), volledig op punt gesteld door het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie. De onderzoeksresultaten zullen, bijvoorbeeld, gevolgen hebben op de denkbeelden over de ruimtepakken en ondersteunende leefsystemen voor toekomstige astronauten die naar Mars gaan.

De Netlander-missie zal een netwerk van vier geofysische meetstations aan het oppervlak ontplooien. (video 1) De stations sturen hun waarnemingsgegevens naar een satelliet in een baan om Mars, die alles verder doorstuurt naar de Aarde. Het geheel van de verzamelde gegevens zal, net zoals voor de Mars Express Missie, toelaten om het inwendige, het oppervlak en de atmosfeer van de planeet beter te leren kennen, en de evolutie ervan beter te begrijpen.

De Koninklijke Sterrenwacht van België neemt actief deel aan één van de experimenten op NetLander: het experiment NEIGE (NEtlander Ionosphere and Geodesy Experiment). Dit meet de frequentievariaties (Doppler Effect) van radiosignalen die gepaard gaan met de transmissie van data tussen de stations en de satelliet, maar ook tussen de satelliet en de Aarde.

Het gebruik van twee verschillende frequenties voor het radiosignaal zal, aan de ene kant, toelaten om de Doppler metingen verstoord door de aanwezigheid van de ionosfeer te corrigeren, en aan de andere kant, de studie van de verspreiding van geladen deeltjes in de ionosfeer mogelijk te maken. Dit laatste is één van de objectieven van NEIGE. Het voor de ionosfeer gecorrigeerde signaal zorgt er ook voor dat het team van de Sterrenwacht het geodetisch doel van het experiment NEIGE kan verwezenlijken: het verkrijgen van de oriëntatie- en rotatieparameters van Mars. Men zal heel precies de variaties in de rotatiesnelheid kunnen bepalen (en dus ook de duur van een dag). Ook variaties in de positie van de rotatie-as en de poolbeweging van de planeet zullen bepaald worden. Vermits de rotatie van een lichaam afhangt van zijn structuur, zal deze studie toelaten om enkele interessante eigenschappen van de inwendige structuur van Mars (fysische kenmerken, dichtheid en dimensies van de kern bijvoorbeeld) af te leiden. Ook veranderingen in massa en druk in de atmosfeer veroorzaakt door de seizoensgebonden processen van sublimatie/condensatie op de poolkappen zullen bepaald worden.

Dankzij een CCD camera geïnstalleerd op een telescoop, bijvoorbeeld aan de Koninklijke Sterrenwacht van België, (foto 4) kan men in België kleine planeten ontdekken. Eén van de methoden bestaat erin dezelfde regio in de hemel vijf opeenvolgende keren te observeren, met 10 tot 15 minuten tussen elke waarneming. Computersoftware bepaalt vervolgens de positie van alle objecten aanwezig op het beeld. De objecten die op dezelfde plaats staan op meer dan één beeld worden grijs gekleurd, terwijl objecten die slechts één keer op een welbepaalde plaats staan op één enkel beeld respectievelijk blauw, groen, geel, oranje en rood gekleurd zijn. De sterren verschijnen aldus in het grijs, terwijl kleine planeten, die bewogen, een “regenboog” op het beeld vormen.
Men kan ook verschillende beelden combineren om de beweging van de kleine planeet ten opzichte van de sterren duidelijk te maken.

De in situ studies naar de samenstelling van een komeet en de evolutie van zijn structuur tijdens het naderen van de Zon is één van de voornaamste doelstellingen van de missie Rosetta. Na een lange vliegfase, zal de satelliet een welbepaalde komeet tegenkomen en eromheen wentelen om er de materie te bestuderen. (foto 5)

Het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie participeert aan deze missie via het project ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis). De belangrijkste wetenschappelijke doelen ervan zijn de analyse van de gasachtige elementen van de komeet, het bepalen van de samenstelling van vluchtige elementen en het karakteriseren van de kern.