Warum laufen S-Wellen nicht durch den flüssigen äußeren Erdkern?

S ist Schub: das Medium braucht einen von null verschiedenen Schubmodul μ. Bei einer Flüssigkeit ist μ = 0, die Formel v_S = √(μ/ρ) gibt null. Das Ausbleiben von S nach dem Durchgang durch den Kern spricht dafür, dass der äußere Kern flüssig ist.

Warum ist die Wellenlänge bei größerer Geschwindigkeit länger?

Die Frequenz der Quelle ist hier fest. Aus v = fλ sind bei konstantem f Geschwindigkeit und Wellenlänge proportional. In der Erde ist die Herdfrequenz ebenfalls vorgegeben, λ ändert sich von Schicht zu Schicht mit v.

Was bewegt sich in der Animation — die Welle oder das Gestein?

Die Punkte sind Teilchen des Mediums. Sie schwingen um ihren Ort und fahren nicht mit der Welle mit. Es läuft das Bild der Verdichtungen oder Schübe, also die Energie. Die Animation zeigt gerade diese Schwingung.

Seismische P- und S-Wellen

Longitudinale und transversale Teilchenbewegung; Schieberegler v_P und v_S, ohne Erdschichten.

Zum Modell

Seismische P- und S-Wellen: P (longitudinal) — Teilchen längs des Strahls, Verdichtung und Verdünnung; S (transversal) — Teilchen senkrecht zum Strahl, Schub. Die Geschwindigkeiten sind v_P = √[(K + 4μ/3)/ρ] und v_S = √(μ/ρ); gewöhnlich gilt v_P > v_S, daher kommt P an der Station früher an. In einer Flüssigkeit ist der Schubmodul μ = 0, S-Wellen gibt es nicht. Auf dem Bildschirm eine eindimensionale Skizze der Teilchenbewegung; Erdschichten, Brechung und Rayleigh-Wellen fehlen. Die Frequenz ist fest, v = fλ.

Für wen: Jahrgangsstufe 9–11 und Einführung in die Seismologie: Longitudinal- und Transversalwellen, P und S.

Wichtige Begriffe

P-Welle
S-Welle
Longitudinalwelle
Transversalwelle
Schubmodul
Teilchenbewegung

So funktioniert es

Raumwellen im elastischen Medium: bei P schwingen die Teilchen längs des Strahls, bei S quer dazu. Gewöhnlich gilt v_P > v_S. Auf dem Bildschirm eine laufende Sinuslinie über einer Reihe von Marken, keine geschichtete Erde und keine Rayleigh-Oberflächenwellen. Die Frequenz ist fest, die Schieberegler ändern v_P und v_S.

Wichtige Gleichungen

Longitudinale und Schubpolarisation; v_P, v_S hängen vom Medium ab (Skizze)

Häufige Fragen

Warum laufen S-Wellen nicht durch den flüssigen äußeren Erdkern?: S ist Schub: das Medium braucht einen von null verschiedenen Schubmodul μ. Bei einer Flüssigkeit ist μ = 0, die Formel v_S = √(μ/ρ) gibt null. Das Ausbleiben von S nach dem Durchgang durch den Kern spricht dafür, dass der äußere Kern flüssig ist.
Warum ist die Wellenlänge bei größerer Geschwindigkeit länger?: Die Frequenz der Quelle ist hier fest. Aus v = fλ sind bei konstantem f Geschwindigkeit und Wellenlänge proportional. In der Erde ist die Herdfrequenz ebenfalls vorgegeben, λ ändert sich von Schicht zu Schicht mit v.
Was bewegt sich in der Animation — die Welle oder das Gestein?: Die Punkte sind Teilchen des Mediums. Sie schwingen um ihren Ort und fahren nicht mit der Welle mit. Es läuft das Bild der Verdichtungen oder Schübe, also die Energie. Die Animation zeigt gerade diese Schwingung.

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