Erdbeben und Logarithmus/Entstehung von Erdbeben und Erdbeben und Logarithmus/Stärke von Erdbeben: Unterschied zwischen den Seiten
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{{Box|Info: Einstieg|In diesem Kapitel <u>''' | {{Box|Info: Einstieg|Erdbeben können sowohl sehr kleine als auch extrem große Ausmaße annehmen. In diesem Kapitel <u>'''Stärke von Erdbeben'''</u> geht es darum, wie Erdbeben registriert und klassifiziert werden können.|Kurzinfo}} | ||
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Kommt es zu einem Erdbeben, wird zuerst die <u>'''P-Welle'''</u> registriert. Anschließend folgt die <u>'''S-Welle'''</u>. Sie ist langsamer als die P-Welle. Mit den Ankunftszeiten der beiden Wellenarten kann bereits die Entfernung zum Hypozentrum berechnet werden. Man muss dafür den Zeitunterschied mit dem Faktor 8,2 multiplizieren: Ist der Zeitunterschied der Wellen zum Beispiel 5 Sekunden, so entspricht dies etwa einer Hypozentralentfernung von 41 km. Die Oberflächenwelle ist langsamer als die Raumwellen. Sie lässt einen Rückschluss über die Tiefe des Erdbebenherdes zu. Sehr tiefe Erdbeben erzeugen nahezu keine Oberflächenwellen mehr.<ref>Österreichischer Erdbebendienst der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (2011). ''Erdbeben: Ein Ratgeber''. Zugriff am 2021.07.14 auf https://www.zamg.ac.at/cms/de/dokumente/geophysik/erdbebenbroschuere_2011.pdf.</ref> | |||
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Die Messung der seismischen Wellen erfolgt mit einem <u>'''Seismographen'''</u>. | |||
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<u>'''Seismographen bzw. Seismometer'''</u> sind Geräte zur Aufzeichnung der Bewegung des Erdbodens. Es existieren verschiedene Funktionsweisen davon. Neben mechanischen Systemen gibt es unter anderem auch elektromagnetische Systeme, welche die Bodenbewegungen registrieren und verstärken können. Das Funktionsprinzip eines mechanischen Seismographen basiert auf dem Prinzip des <u>'''gedämpften Pendels'''</u>. Eine schwere Masse ist an einem Gelenk montiert und mit einer Feder (Dämpfung) zur Unterdrückung der Eigenschwingung verbunden. Die Erdbewegung wird über die Grundplatte auf das Gerät übertragen, die Masse bleibt jedoch aufgrund ihrer <u>'''Trägheit'''</u> in Ruhe. So wird die Bewegung des Erdbodens aufgezeichnet. Heute werden Bodenbewegungen mithilfe modernerer <u>'''Breitbandseismometer'''</u> registriert und digital verarbeitet.<ref>Clauser, C. (2016). ''Einführung in die Geophysik: Globale physikalische Felder und Prozesse in der Erde''. Berlin und Heidelberg: Springer Spektrum.</ref> | |||
Im folgenden Videoausschnitt ist die Funktionsweise eines Seismographen vereinfacht dargestellt: | |||
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# Lies dir die obige Info zum Thema Seismograph genau durch. | |||
# Schaue dir das zugehörige Video aufmerksam an. Stoppe es bei Minute 4:51. | |||
# Nimm den '''Arbeitsplan (Aufgabe 7: Seismograph)''' zur Hand. <span class="brainy hdg-checklist02 fa-lg"></span> | |||
# Skizziere die Abbildung, die du in Minute 4:51 siehst, auf den '''Arbeitsplan''' und beschrifte die Skizze. Notiere dir dazu die wichtigsten Infos zur Funktionsweise eines Seismographen stichwortartig. | |||
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# Bilde gemeinsam mit 1-2 Mitschülerinnen oder Mitschülern ein Team. <span class="brainy hdg-spech-bubbles fa-lg"></span> | |||
# Versucht nun, mithilfe der untenstehenden '''Videoanleitung''' selber einen Seismographen zu bauen. <u>ACHTUNG</u>: Das Video ist in englischer Sprache. Ihr könnt euch unter Einstellungen (''Untertitel - Automatisch übersetzen - Deutsch'') deutsche Untertitel anzeigen lassen. | |||
# Diese Materialien solltet ihr selber haben: '''Stifte, Schere, Kleber, Lineal'''. | |||
# Diese Materialien bekommt ihr von der Lehrperson: '''Karton, Kartonbox, Sand, Becher, Cuttermesser, Faden, Strohhalm, Papierstreifen'''. | |||
# Sehr euch das Video zuerst einmal vollständig an. | |||
# Teilt euch die Arbeitsschritte sinnvoll auf. | |||
# Startet anschließend das Video noch einmal und baut parallel dazu euren Seismographen. | |||
# Der beste Seismograph gewinnt! (''Die Teams können sich gegenseitig Punkte für Kreativität, Ordentlichkeit und Funktionsfähigkeit geben. Das Team mit den meisten Punkten gewinnt einen Preis''.) | |||
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GEOWEB ist ein Service der ZAMG. Ein Teil davon ist das <u>'''Live-Seismogramm'''</u>. Es zeigt, dass die Erde ständig in Bewegung ist. Starte das Live-Seismogramm unter diesem '''[https://geoweb.zamg.ac.at/ Link]''' und erkunde, was es zu bieten hat! | |||
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'''Link:''' [https://geoweb.zamg.ac.at/ ZAMG: GEOWEB - Live-Seismogramm] | |||
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{{Box|1=Merke: Die Richter-Skala|2= | |||
Der Seismologe <u>'''Charles Francis Richter'''</u> (siehe Bild unten) entwickelte gemeinsam mit <u>'''Beno Gutenberg'''</u> 1935 eine Skala zur Klassifizierung der Stärke von Erdbeben. Sie ist heute als <u>'''Richter-Skala'''</u> bekannt. Die Stärke wird dabei anhand der durch das Beben <u>'''freigesetzten Energiemenge'''</u> gemessen. Maßzahl für diese Größe ist die <u>'''Magnitude'''</u>. | |||
Die Richter-Skala besteht aus Zahlen, welche meist im Bereich zwischen 0 und 9 liegen. Die Werte werden auf ein Zehntel genau angegeben. Ab einer Stärke von 2,0 wird ein Beben von Menschen wahrgenommen. Ab einer Stärke von 7,0 spricht man von schweren Beben. 14 Erdbeben dieser oder stärkerer Art werden durchschnittlich pro Jahr verzeichnet. Mit einer Richter-Magnitude von 8,5 gehören die Erdbeben 1960 in Chile und 1964 in Alaska zu den bisher stärksten gemessenen Beben. Das Maximum erreichten die Erdbeben im Kolumbien-Ecuador-Grenzgebiet 1906 und in Japan 1933 mit einer Magnitude von 8,9.<ref>Strahler, A. H. & Strahler, A. N. (2009). ''Physische Geographie''. Stuttgart: Verlag Eugen Ulmer.</ref> | |||
Zu beachten ist, dass es verschiedene Definitionen der Magnitude gibt. Die <u>'''Richter-Magnitude'''</u> wird mit '''M<sub>L</sub>''' gekennzeichnet. Ihre Definition werden wir im nächsten Abschnitt kennenlernen. Heutzutage werden modernere Verfahren zur Bestimmung der Magnitude angewendet. Die Stärke von Erdbeben wird meist auf der Momenten-Magnituden-Skala als <u>'''Momenten-Magnitude'''</u> '''M<sub>W</sub>''' angegeben. Dieser Wert wird fälschlicherweise oft mit der Richter-Magnitude verwechselt. | |||
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[[Datei:CharlesRichter.jpg|200px|center|Charles Francis Richter]] | |||
|3=Merksatz}} | |3=Merksatz}} | ||
{{Box|1=Aufgabe | {{Box|1=Aufgabe 8| | ||
2=<u>''' | 2=<u>'''Magnitude'''</u> | ||
# Lies dir die obige Info zum Thema Richter-Skala bzw. Magnitude genau durch. | |||
# Nimm den '''Arbeitsplan (Aufgabe 8: Magnitude)''' zur Hand. <span class="brainy hdg-checklist02 fa-lg"></span> | |||
# Öffne diesen '''[https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeben_in_der_T%C3%BCrkei_am_24._Januar_2020 Link 1]'''. Du wirst zu einem Wikipedia-Artikel über das '''Erdbeben im Jänner 2020 in der Türkei (Stärke 6,8)''' weitergeleitet. Lies den Artikel aufmerksam durch. | |||
# Öffne anschließend diesen '''[https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeben_im_iranisch-t%C3%BCrkischen_Grenzgebiet_2020 Link 2]'''. Du wirst zu einem Wikipedia-Artikel über das '''Erdbeben im Februar 2020 in der Türkei (Stärke 5,8)''' weitergeleitet. Lies den Artikel ebenfalls aufmerksam durch. | |||
# Vergleiche die beiden Beben besonders im Hinblick auf '''Opfer und Schäden'''. Stelle die wichtigsten Daten der beiden Ereignisse mithilfe der Tabelle am '''Arbeitsplan''' gegenüber. | |||
# Stelle Vermutungen auf, warum die Auswirkungen des Bebens im Jänner so viel gravierender waren als bei jenem im Februar, obwohl sich die Magnitude nur um 1 unterscheidet. Notiere deine Ideen am '''Arbeitsplan'''. | |||
# Diskutiere deine Vermutungen anschließend mit einer Mitschülerin oder einem Mitschüler. <span class="brainy hdg-spech-bubbles fa-lg"></span> | |||
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'''Link 1:''' [https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeben_in_der_T%C3%BCrkei_am_24._Januar_2020 Erdbeben in der Türkei am 24. Januar 2020] | |||
'''Link 2:''' [https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeben_im_iranisch-t%C3%BCrkischen_Grenzgebiet_2020 Erdbeben in der Türkei am 23. Februar 2020] | |||
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|2=Lösungserwartung anzeigen|3=Lösungserwartung verbergen}} | |2=Lösungserwartung anzeigen|3=Lösungserwartung verbergen}} | ||
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{{Fortsetzung|weiter= | {{Fortsetzung|weiter=Der Logarithmus|weiterlink=Erdbeben und Logarithmus/Der Logarithmus|vorher=Erdbeben in Österreich|vorherlink=Erdbeben und Logarithmus/Erdbeben in Österreich}} | ||
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Version vom 10. August 2021, 09:43 Uhr
Info: Einstieg
Erdbeben können sowohl sehr kleine als auch extrem große Ausmaße annehmen. In diesem Kapitel Stärke von Erdbeben geht es darum, wie Erdbeben registriert und klassifiziert werden können.
Merke: Seismograph
Die Ausbreitung der seismischen Wellen erfolgt einerseits im Erdinneren als Raumwellen und andererseits an der Erdoberfläche als Oberflächenwellen. Bezüglich der Raumwellen unterscheidet man zwischen Longitudinalwellen (Primär-, kurz P-Wellen), und Transversalwellen (Sekundär-, kurz S-Wellen).
Kommt es zu einem Erdbeben, wird zuerst die P-Welle registriert. Anschließend folgt die S-Welle. Sie ist langsamer als die P-Welle. Mit den Ankunftszeiten der beiden Wellenarten kann bereits die Entfernung zum Hypozentrum berechnet werden. Man muss dafür den Zeitunterschied mit dem Faktor 8,2 multiplizieren: Ist der Zeitunterschied der Wellen zum Beispiel 5 Sekunden, so entspricht dies etwa einer Hypozentralentfernung von 41 km. Die Oberflächenwelle ist langsamer als die Raumwellen. Sie lässt einen Rückschluss über die Tiefe des Erdbebenherdes zu. Sehr tiefe Erdbeben erzeugen nahezu keine Oberflächenwellen mehr.[1]
Die Messung der seismischen Wellen erfolgt mit einem Seismographen.
Seismographen bzw. Seismometer sind Geräte zur Aufzeichnung der Bewegung des Erdbodens. Es existieren verschiedene Funktionsweisen davon. Neben mechanischen Systemen gibt es unter anderem auch elektromagnetische Systeme, welche die Bodenbewegungen registrieren und verstärken können. Das Funktionsprinzip eines mechanischen Seismographen basiert auf dem Prinzip des gedämpften Pendels. Eine schwere Masse ist an einem Gelenk montiert und mit einer Feder (Dämpfung) zur Unterdrückung der Eigenschwingung verbunden. Die Erdbewegung wird über die Grundplatte auf das Gerät übertragen, die Masse bleibt jedoch aufgrund ihrer Trägheit in Ruhe. So wird die Bewegung des Erdbodens aufgezeichnet. Heute werden Bodenbewegungen mithilfe modernerer Breitbandseismometer registriert und digital verarbeitet.[2]
Im folgenden Videoausschnitt ist die Funktionsweise eines Seismographen vereinfacht dargestellt:
Aufgabe 7
Seismograph
- Lies dir die obige Info zum Thema Seismograph genau durch.
- Schaue dir das zugehörige Video aufmerksam an. Stoppe es bei Minute 4:51.
- Nimm den Arbeitsplan (Aufgabe 7: Seismograph) zur Hand.
- Skizziere die Abbildung, die du in Minute 4:51 siehst, auf den Arbeitsplan und beschrifte die Skizze. Notiere dir dazu die wichtigsten Infos zur Funktionsweise eines Seismographen stichwortartig.
Lösung: Aufgabe 7
Experiment 2: Seismograph
- Bilde gemeinsam mit 1-2 Mitschülerinnen oder Mitschülern ein Team.
- Versucht nun, mithilfe der untenstehenden Videoanleitung selber einen Seismographen zu bauen. ACHTUNG: Das Video ist in englischer Sprache. Ihr könnt euch unter Einstellungen (Untertitel - Automatisch übersetzen - Deutsch) deutsche Untertitel anzeigen lassen.
- Diese Materialien solltet ihr selber haben: Stifte, Schere, Kleber, Lineal.
- Diese Materialien bekommt ihr von der Lehrperson: Karton, Kartonbox, Sand, Becher, Cuttermesser, Faden, Strohhalm, Papierstreifen.
- Sehr euch das Video zuerst einmal vollständig an.
- Teilt euch die Arbeitsschritte sinnvoll auf.
- Startet anschließend das Video noch einmal und baut parallel dazu euren Seismographen.
- Der beste Seismograph gewinnt! (Die Teams können sich gegenseitig Punkte für Kreativität, Ordentlichkeit und Funktionsfähigkeit geben. Das Team mit den meisten Punkten gewinnt einen Preis.)
Live-Seismogramm
GEOWEB ist ein Service der ZAMG. Ein Teil davon ist das Live-Seismogramm. Es zeigt, dass die Erde ständig in Bewegung ist. Starte das Live-Seismogramm unter diesem Link und erkunde, was es zu bieten hat!
Teste dein Wissen!
Merke: Die Richter-Skala
Der Seismologe Charles Francis Richter (siehe Bild unten) entwickelte gemeinsam mit Beno Gutenberg 1935 eine Skala zur Klassifizierung der Stärke von Erdbeben. Sie ist heute als Richter-Skala bekannt. Die Stärke wird dabei anhand der durch das Beben freigesetzten Energiemenge gemessen. Maßzahl für diese Größe ist die Magnitude.
Die Richter-Skala besteht aus Zahlen, welche meist im Bereich zwischen 0 und 9 liegen. Die Werte werden auf ein Zehntel genau angegeben. Ab einer Stärke von 2,0 wird ein Beben von Menschen wahrgenommen. Ab einer Stärke von 7,0 spricht man von schweren Beben. 14 Erdbeben dieser oder stärkerer Art werden durchschnittlich pro Jahr verzeichnet. Mit einer Richter-Magnitude von 8,5 gehören die Erdbeben 1960 in Chile und 1964 in Alaska zu den bisher stärksten gemessenen Beben. Das Maximum erreichten die Erdbeben im Kolumbien-Ecuador-Grenzgebiet 1906 und in Japan 1933 mit einer Magnitude von 8,9.[3]
Zu beachten ist, dass es verschiedene Definitionen der Magnitude gibt. Die Richter-Magnitude wird mit ML gekennzeichnet. Ihre Definition werden wir im nächsten Abschnitt kennenlernen. Heutzutage werden modernere Verfahren zur Bestimmung der Magnitude angewendet. Die Stärke von Erdbeben wird meist auf der Momenten-Magnituden-Skala als Momenten-Magnitude MW angegeben. Dieser Wert wird fälschlicherweise oft mit der Richter-Magnitude verwechselt.
Aufgabe 8
Magnitude
- Lies dir die obige Info zum Thema Richter-Skala bzw. Magnitude genau durch.
- Nimm den Arbeitsplan (Aufgabe 8: Magnitude) zur Hand.
- Öffne diesen Link 1. Du wirst zu einem Wikipedia-Artikel über das Erdbeben im Jänner 2020 in der Türkei (Stärke 6,8) weitergeleitet. Lies den Artikel aufmerksam durch.
- Öffne anschließend diesen Link 2. Du wirst zu einem Wikipedia-Artikel über das Erdbeben im Februar 2020 in der Türkei (Stärke 5,8) weitergeleitet. Lies den Artikel ebenfalls aufmerksam durch.
- Vergleiche die beiden Beben besonders im Hinblick auf Opfer und Schäden. Stelle die wichtigsten Daten der beiden Ereignisse mithilfe der Tabelle am Arbeitsplan gegenüber.
- Stelle Vermutungen auf, warum die Auswirkungen des Bebens im Jänner so viel gravierender waren als bei jenem im Februar, obwohl sich die Magnitude nur um 1 unterscheidet. Notiere deine Ideen am Arbeitsplan.
- Diskutiere deine Vermutungen anschließend mit einer Mitschülerin oder einem Mitschüler.
Link 1: Erdbeben in der Türkei am 24. Januar 2020
Lösung: Aufgabe 8
- ↑ Österreichischer Erdbebendienst der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (2011). Erdbeben: Ein Ratgeber. Zugriff am 2021.07.14 auf https://www.zamg.ac.at/cms/de/dokumente/geophysik/erdbebenbroschuere_2011.pdf.
- ↑ Clauser, C. (2016). Einführung in die Geophysik: Globale physikalische Felder und Prozesse in der Erde. Berlin und Heidelberg: Springer Spektrum.
- ↑ Strahler, A. H. & Strahler, A. N. (2009). Physische Geographie. Stuttgart: Verlag Eugen Ulmer.
