Seismologie

Seismische Wellen: P-Wellen (Primärwellen, rot) werden früher als S-Wellen (Sekundärwellen, grün) vom Seismographen aufgezeichnet (Einsatzzeiten markiert)

Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeiten von P- (schwarz) und S-Wellen (grau) mit der Tiefe im Erdinneren nach dem IASP91-Referenzmodell

Die Seismologie (griech. σεισμός seismós „Erderschütterung“ und -logie) ist als Teilgebiet der Geophysik die Lehre von Erdbeben und der Ausbreitung seismischer Wellen (Erdbebenwellen) in Festkörpern. Das eng verwandte Fachgebiet der Seismik erforscht hingegen das Erdinnere mittels künstlich angeregter seismischer Wellen und zählt zur Angewandten Geophysik. Die Messinstrumente für beide Forschungsbereiche befinden sich in den weltweit über 300 seismologischen Messstationen.

Seismograph

Ein Seismograph ist das Instrument, das zur Aufzeichnung seismischer Wellen verwendet wird, die entweder die Erde durchlaufen oder sich entlang der Erdoberfläche ausbreiten. Der Seismoraph besteht aus einem Seismometer, das in der Regel aus einer Masse, einem Federmechanismus und einem Dämpfer besteht. Bei einem Erdbeben bewegt sich die Erdkruste, während die Masse durch ihre Trägheit an Ort und Stelle bleibt. Diese Relativbewegung zwischen der Masse und dem Gehäuse des Instruments wird registriert und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird dann aufgezeichnet und als Seismogramm dargestellt. Moderne Seismographen sind digital und können sowohl horizontale als auch vertikale Bewegungen erfassen, was eine detaillierte Analyse der seismischen Aktivität ermöglicht.

Seismogramm

Die Daten des Seismographen werden als Seismogramm aufgezeichnet. Ein Seismogramm zeigt typische Spitzen und Täler, die auf die Ankunft verschiedener Wellentypen hinweisen. Der Abstand zwischen den Spitzen kann genutzt werden, um die Distanz zum Epizentrum des Erdbebens zu berechnen. Je größer der Zeitunterschied zwischen der Ankunft von P- und S-Wellen ist, desto weiter ist das Epizentrum vom Messpunkt entfernt. Die Amplitude der Wellen auf einem Seismogramm gibt zudem Auskunft über die Stärke des Erdbebens. Hohe Amplituden weisen auf starke Erschütterungen hin, während niedrige Amplituden schwächere Erschütterungen anzeigen. Auf diese Weise können Wissenschaftler sowohl die Lage als auch die Stärke eines Erdbebens bestimmen.

Die Haupttypen von seismischen Wellen, die auf einem Seismogramm zu erkennen sind, sind die Primärwellen (P-Wellen), Sekundärwellen (S-Wellen) und Oberflächenwellen. P-Wellen sind die schnellsten und erreichen als erste das Seismometer, während S-Wellen langsamer sind und anschließend folgen. Oberflächenwellen haben die geringste Geschwindigkeit, können jedoch am stärksten Schaden verursachen, da sie die Erdoberfläche direkt beeinflussen.

Ein verwandtes Forschungsgebiet ist die Erdspektroskopie, die sich mit vergleichsweise langwelligen seismischen Schwingungen befasst und deren Frequenzspektrum untersucht.

Siehe auch

• Seismologie - Artikel in der deutschen Wikipedia
• Seismik - Artikel in der deutschen Wikipedia
• Seismische Welle - Artikel in der deutschen Wikipedia

Literatur

• Monika Gisler: Göttliche Natur?: Formationen im Erdbebendiskurs der Schweiz des 18. Jahrhunderts. Dissertation. Chronos, Zürich 2007, ISBN 978-3-0340-0858-7.
• Friedemann Wenzel (Hrsg.): Perspectives in modern seismology. (= Lecture notes in earth sciences. Vol. 105). Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-23712-7. (englisch)
• Jan T. Kozák, Rudolf Dušek: Seismologische Karten – Ein Beispiel thematischer Kartographie. In: Cartographica Helvetica. Heft 27, 2003, S. 27–35. (Volltext)
• Hugh Doyle: Seismology. Wiley, Chichester 1995, ISBN 0-471-94869-1. (englisch)
• Thorsten Dahm: Vorlesungsskript: Seismologie I Laufzeiten, Lokalisierung, Tomographie. Hamburg 2010.
• E. Wiechert, K. Zoeppritz: Ueber Erdbebenwellen. 1907.
• E. Wiechert, L. Geiger: Bestimmung des Weges der Erdbebenwellen im Erdinnern. In: Physikalische Zeitschrift. 11, 1910, S. 294–311.
• A. A. Fitch: Seismic reflection interpretation. Borntraeger, Berlin 1976, S. 139–142.
• S. Rost, C. Thomas: Array seismology: Methods and applications. In: Reviews of Geophysics. 40(3), 2002, S. 1008. doi:10.1029/2000RG000100
• Peter M. Shearer: Introduction to Seismology. 2., korr. Auflage. Cambridge University Press, 2011, ISBN 978-0-521-70842-5

Weblinks

Commons: Seismology – Weitere Bilder oder Audiodateien zum Thema

• Podcast Interview mit Prof. Heiner Igel zu den Grundlagen der Seismologie abgerufen am 15. Juli 2010
• Online-Lexikon zum Herglotz-Wiechert-Verfahren