Ausbreitung seismischer Wellen

Die Wellen im Gestein breiten sich nicht nur sich kugelförmig aus, sondern bewegen sich auch schnell. Im festen Gestein der Erdkruste sind siezwischen 5 und 7 Kilometer in der Sekunde schnell. Das ist etwa doppelt so schnell wie ein Düsenjet. Daher kann man vor einem Erdbeben auch nicht weglaufen. Im Erdmantel ist das Gestein plastisch wie Knetgummi. Durch den Druck im Erdinneren ist es aber auch Dichter. Darum breiten sich die Wellen hier schneller aus und werden bis zu 8 km/s schnell.

Erdbeben erzeugen unterschiedliche Wellen. Sie unterscheiden sich in der Schwingrichtung und in ihrer Geschwindigkeit.

p-und-s-wellen

Bild: So sehen die Wellen im Seismogramm aus.

Die schnellste Wellenart sind die Primärwellen. Sie sind am schnellsten und treffen als Erstes am Standpunkt des Beobachters ein. Diese Wellen sind ähnlich der Schallwellen in der Luft. Sie schwingen in Ausbreitungsrichtung und können sich in den meisten Stoffen bzw. Medien ausbreiten. Bei den Primärwellen handelt es sich um Kompressionswellen. Anders, als die Wellen im Wasser, schwingen sie nicht auf und ab. Es gibt kein Wellenberg und kein Wellental. Kompressionswellen breiten sich aus, indem&xnbsp;sie&xnbsp;das Medium stauchen, bzw. zusammenschieben und ausdehnen. Ähnliches passiert in einer Luftpumpe, wenn man den Kolben nach innen drückt und das Ventil zuhält. Die Luft wird in der Pumpe zusammengedrückt und immer dichter. Nimmt man den Finger vom Ventil, dann entweicht die komprimierte Luft schlagartig. Beginnt man wieder zu pumpen, dann entsteht die nächste Dichtewelle.

P-Wellen


Bei einem Erdbeben komprimiert sich das Gestein. Wenn die Kompression am größten ist, ist man auf dem Wellenberg. Dahinter dehnt sich das Material aus und man ist im Wellental.
Wenn es schnelle Erdbebenwellen gibt, dann gibt es auch Langsame. Bei einem Erdbeben spricht man dann von Sekundärwellen. Diese treffen den Beobachter (der oft auch Opfer ist) als Zweites. Bei den Sekundärwellen handelt es sich um Scherwellen, die ähnlich einer Wasserwelle durch das Gestein laufen und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Allerdings Schwingen diese Wellen in beide Richtungen. Das Welltal ist auf der unteren Seite des Mediums ein Wellenberg. Anders als normale Wasserwellen können sich die Scherwellen allerdings nicht durch Wasser ausbreiten. In Luft, oder Gasen funktionieren Scherwellen auch nicht, da sie einen gewissen Widerstand benötigen, um sich Fortzupflanzen.

S-Wellen

Diese beiden Wellenarten, die sich kugelförmig vom Ort des Erdbebens aus ausbreiten, nennt man Raumwellen.
Wenn die Raumwellen auf die Erdoberfläche treffen, werden&xnbsp;sie&xnbsp;gebeugt und gebrochen. Dabei entstehen neue Wellenarten, die Oberflächenwellen heißen. Diese Wellenarten sind halb so schnell wie die Raumwellen. Die Oberflächenwellen bewegen sich nun wirklich ähnlich den Wellen, die ein Steinwurf im Wasser auslöst. Sie laufen entlang der Erdoberfläche und richten die größten Schäden an Gebäuden an.

Tipp: Mit Wackelpudding, Knete, oder Ton lässt sich das Bruchverhalten von Gestein simulieren. Erzeugt man Stöße, breiten sich Wellen wie bei einem Erdbeben aus.

Bilder: © USGS

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