Seismograph

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Ein Seismograf bzw -graph oder Seismometer ist ein Gerät, mit dem man Bodenerschütterungen registrieren kann, die von Erdbeben und anderen seismischen Wellen verursacht werden. Damit kann man Erdbeben erkennen und lokalisieren. Es besteht im Prinzip aus einer trägen Masse, die gegenüber der Bodenbewegung in Ruhe bleibt. Diese Relativbewegung wird über eine Induktionsspannung mittels eines elektromechanischen Systems (Spule in einem statischen Magnetfeld) gemessen.

Das Seismometer erzeugt einen analogen Datenstrom, welcher anschließend von einem Digitalisierer in binäre Form umgewandelt wird. Diese Daten werden anschließend meist lokal auf einem Computer zwischengespeichert und bei Bedarf von den Bearbeitern angefordert.

Nach einer Erschütterung zeigt der Seismograph die seismischen Wellen als eine Art Sinuswellen an. Zuerst kommen die primären P-Wellen (Longitudinalwellen) an, dann die sekundären S-Wellen (Transversalwellen) und zum Schluss die Oberflächenwellen. Das hängt damit zusammen, dass die verschiedenen Wellenarten sich unterschiedlich schnell und auf unterschiedlichen Wegen fortpflanzen.

Je nachdem, wofür das Gerät gebaut ist und wie der Trigger (Auslöser) eingestellt ist, reagiert das Gerät schon auf sehr schwache Erschütterungen oder erst bei starken Erdbeben (Starkbebengerät). Aktuelle Breitband-Stationen (Breitbandseismometer) registrieren kontinuierlich, so stehen auch Daten zur Noise-Analyse, zur Betrachtung von Erdgezeiten und für die Erdspektroskopie zur Verfügung. Kein Gerät ist für alle Bebenstärken oder Schwingungsfrequenzen ausgelegt, sondern nur für seinen Messbereich.

Ein Netz von Seismographen dient dazu, den genauen Ort und die Zeit von Erdbeben festzustellen. Außer natürlichen Erdbeben können auch registriert werden:

induzierte Beben, z.B. von Talsperren induzierte Beben
Mikrobeben, mikoseismische Unruhe
Sprengungen (z.B. in Steinbrüchen)
atomare Explosionen
Verkehrserschütterungen

Aufgezeichnet werden können die

der Wellen. Aus den Aufzeichnungen kann man ableiten:

die Stärke und (Magnitude) des Erdbebens
den Ort der Entstehung (Epizentrum und Hypozentrum)
das Frequenzspektrum
die zeitliche, räumliche und energetische Verteilung

Ein Seismogramm ist die grafische Aufzeichnung eines Seismographen. Die Bodenbewegungen kann man aus dem Seismogramm berechnen. Durch weitere Auswertung kann man u.a. die Eigenschwingungsfrequenz von Bauwerken ermitteln, oder, in einem anderen Frequenzbereich, die von starken Erdbeben ausgelösten Eigenschwingungsfrequenzen der Erde.

Im übertragenen Sinne ist ein Seismograph auch ein Messinstrument für Stimmungen, Meinungen etc. und neuerdings ein IT-Tool zur Mitarbeiterbefragung in Unternehmen.

Geschichte

Der älteste Seismograph der Welt stammt aller Wahrscheinlichkeit nach aus dem Kaiserreich China. Er wurde um das Jahr 132 nach Christus von Zhang Heng, kaiserlicher Astronom der Han-Dynastie, erfunden - ungefähr 1.600 Jahre bevor die ersten Seismographen in der westlichen Welt entwickelt wurden. Es handelte sich bei der Vorrichtung um eine bewegungsempfindliche Urne oder Vase aus Bronze, mit acht nach außen gerichteten Drachenköpfen, die in acht verschiedene Richtungen wiesen. Jeder der Drachen hielt eine kupferne Kugel in seinem Maul, die bei Erdbewegungen in Richtung des Bebens ausgespieen wurden. Um die Basis der Urne herum, unter jedem Drachen, hockte ein Frosch aus Porzellan mit weit aufgerissenem Maul. Schon durch leichteste seismische Erschütterungen, wurde ein in der Urne verborgenes Pendel in Schwingungen versetzt, welche die Kugel aus ihrer Halterung löste. Vom Maul des Drachens fiel die Kugel in das des Frosches und erzeugt einen charakteristischen Klang, aus dem auf die Richtung des Erdbebens geschlossen werden konnte.

Das erste Seismogramm eines Fernbebens wurde 1889 eher zufällig in Potsdam registriert. Der Astronom Ernst von Rebeur-Paschwitz zeichnete die Oberflächenwellen eines Bebens bei Japan mit einer Apparatur auf, die eigentlich für die Messung von Lotabweichungen durch astrophysikalische Einflüsse bestimmt war. Von Rebeur-Paschwitz gilt daher heute als einer der Väter der Seismologie.

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