Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am GeoForschungsZentrum Potsdam
vom 13. bis zum 24. Oktober 2003
Von Hedda Janßen
Seit zwei Wochen bin ich im GeoForschungsZentrum (GFZ) in der Abteilung für Seismologie Praktikantin. Statt zu versuchen, mit Hilfe mathematischer Formeln zu erklären, wie die Erde aufgebaut ist, und dabei zu riskieren, dass ich etwas falsch erkläre oder es unter Umständen nur wenige Leute interessiert, möchte ich einen kleinen Einblick in die Welt der Seismologie geben.
In der Seismologie misst man Erdbeben. Was sind Erdbeben? (Ich habe hier gelernt, wie wichtig es ist, auch die einfachsten Dinge zu hinterfragen.) Ein Erdbeben ist eine Erschütterung des Untergrundes, die meist durch den plötzlichen Abbau von aufgebauten Spannungen an Plattenrändern entsteht. Man misst zum einen die Intensität eines Bebens und zum anderen die Magnitude. Die Intensitätsskala ist die subjektive Wahrnehmung der Stärke eines Bebens.
Die Magnitude (die so genannte Richterskala) ist objektiv und wird durch die gemessene Geschwindigkeit der Bodenschwingungen begründet. Sie ist ein Maß für die beim Beben freigesetzte Energie. Die Messungen erfolgen mit Seismometern (das GFZ hat über 40 Stationen in Europa und anderen Kontinenten).
Erdbeben senden Wellen aus: die Primär-1) und Sekundärwellen2) (Raumwellen) und die Oberflächenwellen, wobei die Oberflächenwellen den größten Schaden anrichten. Insbesondere die P-und S-Wellen werden in der Seismologie zur Bestimmung der Struktur der Erde benutzt. Die an verschiedenen Erdbebenstationen gemessenen Ankunftszeiten der Wellen können außerdem benutzt werden, um das Hypozentrum (Herd des Bebens) zu lokalisieren.
Die Beobachtungen seismischer Wellen führten u. a. zur Erkenntnis, dass der äußere Erdkern flüssig ist. Während S-Wellen in flüssigen Medien sich gar nicht ausbreiten können, werden die P-Wellen wegen der Reduktion der Geschwindigkeit an der Kern-Mantel-Grenze nach innen gebrochen. Dadurch entsteht der sogenannte Kernschatten, ein Bereich, in dem keine direkten Wellen an die Oberfläche gelangen (siehe die folgende Abbildung).
Abbildung aus: Frederick K. Lutgens/Edward J. Tarbuck „Essentials of Geology“
Vielen stellt sich die Frage, ob Seismologen, die sich doch den ganzen Tag mit Erdbeben auseinandersetzen, Erdbeben voraussagen können. Diese Wissenschaftler können nur den Grad der Erdbebengefährdung für ein bestimmtes Gebiet abschätzen. Einer der Mitarbeiter verglich die Erde mit einem alten morschen Haus, bei dem man weiß, dass es irgendwann einstürzen wird, aber man nicht vorhersagen kann wann. Genauso ist es mit Erdbeben. Anhand Statistiken können sie erkennen, dass es in einem gewissen Zeitraum wieder ein Beben geben wird, doch dieser Zeitraum ist nicht auf Tage oder Stunden begrenzbar (was nötig wäre, um die betroffene Bevölkerung rechtzeitig zu warnen), sondern auf Jahrzehnte oder länger.
Erwähnenswert finde ich noch, dass alle Experimente und die meisten großangelegten Untersuchungen auf Kooperation mit anderen Institutionen beruhen, sowohl national als auch international. Ohne den Austausch von Messdaten hätte die Forschung nicht den heutigen Stand erreichen können – schließlich liegt es im Interesse aller Menschen, zu wissen, was im Inneren unserer Erde vorgeht.
Primärwellen (P-Wellen): die zuerst ankommenden oder schnellsten Wellen, die bei einem seismischen Ereignis das Gestein durchlaufen (nach: Frank Press/Raymond Siever „Allgemeine Geologie. Einführung in das System Erde“, Spektrum Akademischer Verlag)
Sekundärwellen (S-Wellen): Wellen, die sich langsamer ausbreiten als die P-Wellen (a. a. O.)