Bau und Organisation einer Schulseismographenstation mit digitaler Fernabfrage und Konstruktion eines Lehrseismographen

3. Experimentelle Ergebnisse

3.1 Ein typisches Seismogramm

Abb. 3.1: Erdbeben nahe der Insel Ascension am 18.02.1996, registriert mit EW-Seismograph

Dies ist ein Seismogramm, bei dem man sehr gut das Eintreffen der verschiedenen Wellenfronten (sog. "Einsätze") eines Erdbebensignals feststellen kann. Die kleineren Auslenkungen vor Beginn des eigentlichen Bebensignals zeigen die "Meeresmikroseismik" (Auftreffen großer Wassermassen auf den Kontinent bzw. großflächige Druckschwankungen am Meeresboden), aus deren Amplitude man sehen kann, wie ruhig, bzw. unruhig das Meer (Nordsee) ist. Da in unseren Breiten Wetteränderungen meistens von der Seeseite her kommen, kann man damit eine grobe Wettervorhersage machen: heute ruhiges Signal, ruhige See - am nächsten Tag schönes Wetter. Diese Prognose haben wir über einen längeren Zeitraum getestet und sie fast immer bestätigt gefunden.

Bei einem Erdbebensignal unterscheidet man zwischen Raumwellen und Oberflächenwellen. Die erste große Auslenkung des Bebensignals stellt das Eintreffen der sog. P-Welle (Primär-Welle) dar. Als Longitudinal- Welle (Kompressions-Welle) trifft sie als erste an der Mess-Station ein: diese Welle geht auf direktem Weg durch die Erde (Raumwelle) und verhält sich ähnlich wie eine Schallwelle. Die S-Welle (Sekundär-Welle), welche kurze Zeit später eintrifft, kommt auch auf direktem Weg (ebenfalls Raumwelle), hat jedoch eine längere Laufzeit, da sie eine transversale Welle (Scherwelle) ist. Andere deutlich zu sehenden Einsätze sind für unsere einfache Auswertung uninteressant, haben jedoch alle ihre spezielle Bezeichnung und sind für einen Seismologen auch von Bedeutung; es sind am Erdmantel oder Erdkern reflektierte P- und S-Wellen. Bei den später eintreffenden Oberflächenwellen unterscheidet man zwischen der Love-Welle und der Rayleigh-Welle, beide nach ihren Entdeckern benannt. Diese Wellen haben die größten Amplituden (und die größten Auswirkungen auf Bauwerke, die sie zu Resonanzschwingungen anregen), weil Oberflächenwellen ihre Energie im Gegensatz zu den Raumwellen nur in zwei Raumdimensionen abstrahlen können (in Erdkruste eingesperrt).

3.2 Auswertung eines Seismogramms

3.2.1 Das Laufzeitdiagramm

Auf der X-Achse des Laufzeitdiagramms ist die Herd-Entfernung aufgetragen. Die Angabe Δ in Winkelgraden ist bei Seismologen üblich und auch einsichtig, da die Erde eine Kugel ist; die Angabe D in Kilometern ist dagegen für den Laien verständlicher, hierbei ist D = r·Δ_rad (r = Erdradius). Auf der Y-Achse ist die Laufzeit in Sekunden angegeben. Wir sehen die Laufzeit-Kurven für P- und S-Welle. Die Daten für die Laufzeitkurven stammen von Jeffreys und Bullen [6]. Mit Hilfe dieses Diagramm bestimmt man die Herd-Entfernung und die Herd-Zeit.

Abb. 3.2.1: Laufzeitdiagramm mit Daten des Ascension-Bebens vom 18.02.1996