Disziplinen der Geowissenschaften unter der Lupe
Seismologie ist die Erdbebenkunde. Das kommt von griechisch seismós = Erschütterung und lógos = Kunde. Also genau übersetzt ist es die "Erschütterungskunde". Das ist eigentlich auch genauer, da die Forscher, die Seismologen, nicht nur natürliche Erdbeben untersuchen. Sie erzeugen beispielsweise auch selbst künstliche Erschütterungen, um nach Rohstoffen im Untergrund zu suchen. Etwa nach Grundwasser oder Erdöl. Auch im kleineren Bereich werden künstliche Erschütterungen erzeugt, etwa bei der Baugrunderkundung. Hier heißt es jedoch Seismik und nicht mehr Seismologie.
Mithilfe von künstlichen und echten Erdbebenwellen können Seismologen in unerreichbare Tiefen unseres Planeten blicken, ähnlich wie sich ein Arzt mittels Ultraschall ein Bild vom Innern unseres Körpers macht. Dabei wird der Umstand genutzt, dass sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit von so genannten seismischen Wellen verändert, wenn sie die Grenzen von unterschiedlichem Material durchlaufen, so wie Licht in der Luft eine raschere Ausbreitung erfährt als in Wasser oder Glas.
Seismische Erdschütterungen erzeugen Longitudinal- und Transversalwellen. Man nennt sie auch P- und S-Wellen. Wichtig ist, dass sich S-Wellen in Flüssigkeiten nicht fortpflanzen! Wenn Wellen auf eine Materialgrenze stoßen, werden sie teilweise reflektiert und zum Teil durchgelassen. Nach ihrem Übertritt in das andere Material ändern sie nicht nur ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit, sondern, genau wie Licht an der Grenzfläche Luft-Wasser, ihre Richtung. Sie werden gebrochen. Wäre die Erde ein, in jeder Hinsicht einheitlicher Körper, würden die Erdbebenwellen den Planeten auf dem kürzesten Weg zu einem Seismometer durchlaufen. Die Auswertung von unzähligen Erdbebenwellen zeigen jedoch, dass sie auf eine bestimmte Art und Weise das Innere der Erde in unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchlaufen und verschiedene Reflexionen erfahren. Daher wissen wir, dass die Erde aus verschiedenartigen Schalen aufgebaut sein muss. Das wird am Beispiel der S-Wellen deutlich, denn nur Flüssigkeiten verhindern eine Ausbreitung von Transversalwellen.
Die S-Wellen durchlaufen die Lithosphäre aus Erdkruste und oberstem Erdmantel ungestört, was auf ihre feste Konsistenz hinweist. Danach nimmt ihre Geschwindigkeit ab, teilweise werden sie absorbiert. Das zeigt, dass dieser Bereich des Globus, die Asthenosphäre, deutlich weicher und zum Teil von flüssiger Konsistenz ist. Unter dem Mantel folgt eine Schale, in der S-Wellen aussetzten, der flüssige äußere Kern. P-Wellen werden an der Grenzfläche vom Erdmantel zum flüssigen Erdkern gebrochen und werden langsamer, durchdringen ihn aber. In noch größerer Tiefe werden sie plötzlich schneller, was auf einen festen inneren Kern der Erde hindeutet.