Quelltext der Seite Erdspektroskopie

{{QS-Geowissenschaften|Dieser Artikel enthält zu einem großen Anteil sachlich falsche Aussagen. Weitere Teile sind irreführend. Der Titel ist für die hier gesammelten Themengebiete (globale elasto-gravitative Eigenschwingungen, Gezeitenadmittanz, Geodynamo und Magnetohydrodynamik) nicht geeignet. Ich empfehle, den Artikel zu löschen und die Themen an geeigneter Stelle inhaltlich richtig zu behandeln. Eine Begründung habe ich auf der Diskussionsseite hinterlassen. --[[Benutzer:Goleser|Goleser]] ([[Benutzer Diskussion:Goleser|Diskussion]]) 16:37, 19. Nov. 2017 (CET)}}

Die '''Erdspektroskopie''' untersucht die [[Frequenzspektrum|Spektren]] von [[Schwingung]]en des [[Erde|Erdkörpers]]. Es werden sowohl [[Eigenschwingung]]en des Erdkörpers nach der [[Anregung (Zustandsänderung)|Anregung]] durch ein [[Erdbeben]] als auch die durch [[Tide]]n und [[Erdrotation]] [[Erzwungene Schwingung|erzwungenen Schwingungen]] untersucht.

Eigenschwingungen der Erde wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts postuliert. Das physikalische Modell war damals das einer Stahlkugel (Erde), die durch ein [[Erdbeben]] angeschlagen wird und dann eine Weile dröhnt. Das ist wie bei einer [[Glocke]], die mit dem [[Kirchenglocke#Klöppel|Klöppel]] angeschlagen wird. Der Effekt wurde mit Hilfe von [[Gravimeter]]n zuerst nach dem starken [[Erdbeben von Valdivia 1960]] nachgewiesen. Eine mögliche Schwingungsform ist die periodische Änderung des Erdradius, die bei sehr starken Erdbeben etwa 1&nbsp;mm betragen kann. In diesem [[Schwingungsmodus]] dauert eine vollständige Schwingung 20,5 Minuten.

Bei den [[Gezeiten]] wurde lange [[Axiom|postuliert]], dass sich der Erdkörper mit den Kontinentalplatten an die Gezeitenkraft ''irgendwie anpassen müsste'', aber dass diese ''Anpassung nicht perfekt sei'', weil es sonst keine [[Ebbe]] und [[Flut]] in den [[Ozean]]en geben könne. Diese Vermutungen wurden inzwischen durch Messungen der tidenbedingten Bewegung der Erdoberfläche abgelöst ([[Erdgezeiten]]), verbunden mit der Erkenntnis, dass es sich bei Ebbe und Flut um komplexe Schwingungsvorgänge mit starken Materialströmungen handelt. Für die erzwungenen Schwingungen des Erdkörpers sind die [[Gezeiten#Gezeitenreibung|Rückwirkungen der Gezeiten auf Erde und Mond]] als Lieferant für [[Energie]] und [[Drehimpuls]] wichtig: Der Mond entfernt sich pro Jahr um etwa 4&nbsp;cm von der Erde und bremst die Erdrotation ab, wobei sich die Tage pro Jahr um 20 Mikrosekunden verlängern und sich die Erdachse in ihrer Orientierung ändert.

Die Erdspektroskopie arbeitet mit ähnlichen Werkzeugen und Methoden wie die [[Seismologie]] und kann als ein Bereich davon aufgefasst werden. Im Gegensatz zur Seismologie fasst die Erdspektroskopie die [[Erde]] als ein [[System]] auf, das insgesamt zu [[Schwingung]]en fähig ist und nicht „nur“ von [[Seismische Welle|seismischen Wellen]] durchlaufen wird.

== Praxis ==
Da die Erde ein sehr großes Volumen hat, sind ihre [[Akustik|akustischen]] [[Eigenschwingung]]en vergleichsweise langsam, was auch für die [[Erzwungene Schwingung|erzwungenen Schwingungen]] gilt (die [[Tide]], zum Beispiel, hat eine [[Umlaufzeit|Periode]] von etwa 12 Stunden). Erdspektroskopie ist erst seit dem Einsatz von [[Seismometer|Breitbandseismometern]] möglich geworden.

== Theorie ==
Schwingungen des [[Erde|Erdkörpers]], der zum großen Teil aus [[Elektrischer Leiter|elektrisch leitenden]] [[Fluid]]en, d.&nbsp;h. [[Flüssigkeit]]en besteht und der sich in seinem eigenen [[Magnetismus|Magnetfeld]] befindet, dem [[Erdmagnetfeld]], sind [[Theorie|theoretisch]] unter der [[Magnetohydrodynamik]] einzuordnen. Die dabei auftretenden [[Differentialgleichung|nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen]] sind nach derzeitigem Kenntnisstand der [[Mathematik]] nicht analytisch lösbar, so dass man sich mit [[Akustik|akustischen]] Vereinfachungen oder [[Numerik|numerischen]] Verfahren behilft, um theoretische Aussagen mit den gemessenen Spektren vergleichen zu können.

Solche ungefähren Lösungen (akustische Lösungen, ohne Berücksichtigung des elektromagnetischen Feldes und unabhängig vom radialen Anteil) enthalten [[Kugelflächenfunktionen]], deren Entartung, ähnlich wie bei der [[Entartung (Quantenmechanik)|Entartung in der Quantenmechanik]], unter anderem durch die Rotation der Erde und Abweichungen von der [[Symmetrie (Geometrie)|Symmetrie]] in den [[Randbedingung]]en (wie Lage und Form der [[Plattentektonik|tektonischen Platten]]), teilweise aufgehoben wird.

== Weblinks ==
* [https://www.eas.slu.edu/GGP/ETERNA34/COMMDAT/HW95S.DAT Vollständiges Verzeichnis aller Eigenfrequenzen der Erde]  (ASCII; 1,55&nbsp;MB)
* [https://saviot.cnrs.fr/terre/index.en.html Darstellung von Schwingungen der Erde]

== Siehe auch ==
* [[Gravimetrie]]
* [[Geodynamik]]
* [[Erdgezeiten]]
* [[Hans-Georg Wenzel]]
* [[Wolfgang Torge]]

== Literatur ==
Einige theoretische Grundlagen zu erschwungenen akustischen Schwingungen bei Kugeln enthält
* [[Arnold Sommerfeld]]: ''Vorlesungen über theoretische Physik.'' Band 6: ''Partielle Differentialgleichungen der Physik.'' Bearbeitet und ergänzt von [[Fritz Sauter (Physiker)|Fritz Sauter]]. Nachdruck der 6. Auflage. Harri Deutsch, Thun u. a. 1978, ISBN 3-87144-379-4.

[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Seismik]]