Das nebenstehende Bild zeigt schematisch die Ausbreitung von Erdbebenwellen.
Bei Erdbeben können vier Wellentypen auftreten:
| Raumwellen | Longitudinale oder P-Wellen |
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| Transversale oder S-Wellen |
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| Oberflächenwellen | Love-Wellen |
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| Rayleigh-Wellen |
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•Die Raumwellen haben ihren Ausgangspunkt im Zentrum (Herd) des Erdbebens das bis zu einigen hundert Kilometern unter der Erdoberfläche liegen kann (Tiefe). Sie durchqueren von dort aus die Erde.
•Dabei sind die P-Wellen (wie der Schall) Kompressions- oder Längswellen, die feste, flüssige und gasförmige Körper durchdringen können. P-Wellen besitzen die höchste Ausbreitungsgeschwindigkeit, die zwischen 6 km/s und 14 km/s betragen kann. Sie erreichen daher als erste einen bestimmten Erdbebendetektor (daher der Name Primärwelle oder P-Welle).
•Die S-Wellen (Sekundärwellen) sind transversale Scherwellen, die sich mit Geschwindigkeiten von 3,5 km/s bis 7,4 km/s ausbreiten können und daher den obigen Erdbebendetektor erst nach den P-Wellen erreichen. Sie können nur Festkörper durchdringen (also z.B. den flüssigen äußeren Erdkern nicht).
•Die RAYLEIGH- und LOVE-Wellen (benannt nach ihren Entdeckern) sind an die Erdoberfläche gebunden. Die RAYLEIGH-Wellen zeichnen sich durch eine elliptische Teilchenbewegung in der Vertikalebene aus. Bei den LOVE-Wellen tritt noch eine Scherbewegung parallel zur Erdoberfläche hinzu.
Die Frequenzen der Erdbebenwellen liegen im Bereich zwischen 0,1 Hz und 30 Hz.
Aufgrund der unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten von P- und S-Wellen, treffen diese auch zu unterschiedlichen Zeiten an einer seismographischen Station ein. Aus dem Laufzeitunterschied kann auf die Entfernung des Epizentrums geschlossen werden. Der genaue Ort des Epizentrums wird üblicherweise als Schnittpunkt der Entfernungen zu drei oder mehr Stationen bestimmt.
Die von den Erdbebenwellen ausgelösten Schwingungen lassen sich mit Hilfe eines nebenstehend – stark vereinfacht dargestellten – Seismographen registrieren. Der locker aufgehängt Pendelkörper bleibt aufgrund seiner Trägheit bei Erschütterungen weitgehend in Ruhe. Ein am Körper aufgehängter Stift zeichnet die Ausschläge auf einem, mit dem Boden verbundenen Registrierpapier auf und erstellt so ein Seismogramm.
a)Erdbeben können sich in der Erdkruste sowohl durch Longitudinalwellen als auch durch Transversalwellen ausbreiten. Hingegen lässt sich beobachten, dass die Ausbreitung tief im Erdinneren stets durch Longitudinalwellen erfolgt. Was lässt sich hieraus über den Zustand der Materie im Erdinneren schließen?
b)Ein Seismograph registriert zuerst die P- und dann die S-Wellen. Schätzen Sie die Entfernung der Station vom Erdbebenzentrum ab, wenn zwischen dem Eintreffen der beiden Störungen acht Minuten verstreichen. Gehen Sie von einer Geschwindigkeit von 10 km/s für die P- und 5,8 km/s für die S-Wellen aus.
c)In Göttingen wurde im Jahre 1906 das folgende Seismogramm aufgezeichnet. Dabei bedeutet P die direkte P-Welle, PP die einmal an der Erdoberfläche reflektierte und PPP die zweimal an der Erdoberfläche reflektierte P-Welle (analoge Bezeichnung bei S-Welle). Um welches Erdbeben könnte es sich gehandelt haben?
