Die seismischen Wellen, die den meisten Schaden verursachen
Unter den verschiedenen Arten seismischer Wellen sind die Oberflächenwellen die zerstörerischsten. Sie entstehen typischerweise, wenn der Erdbebenherd nahe der Erdoberfläche liegt und breiten sich langsam von diesem Punkt nach außen aus. Ihre Geschwindigkeit beträgt etwa 2,5 km/s, wobei sie in Bezug auf die Amplitude signifikant höher sein können.
Oberflächenwellen sorgen für Bewegungen von Objekten an der Erdoberfläche, einschließlich Anhebungen und Niederlagen, was zu erheblichen Schäden an Gebäuden und Infrastrukturen führen kann. Es gibt zwei Haupttypen dieser Wellen: Love-Wellen und Rayleigh-Wellen.
Primärwellen
Die Primärwellen (im Englischen: P Waves) sind seismische Wellen, die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten und akustische Wellen durch Luft erzeugen. Aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit sind sie die ersten Wellen, die von Seismographen erfasst werden, noch bevor das Beben auftritt.
Diese Wellen zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, durch gasförmige, flüssige und feste Medien zu reisen, im Gegensatz zu anderen Wellen, die lediglich durch feste Materialien wie Gestein propagieren.
Sie werden auch als Druckwellen bezeichnet, da sie durch abwechselndes Zusammenpressen und Ausdehnen des Materials um die sich bewegenden Teilchen erzeugt werden. Die Bewegung der Teilchen erfolgt parallel zur Ausbreitungsrichtung der Primärwellen.
Sekundärwellen
Sekundärwellen (im Englischen: S Waves) sind transversale seismische Wellen, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit unter der der Primärwellen liegt, dafür ist ihre Amplitude größer, was zu erheblichem Schaden führen kann. Sie breiten sich jedoch nicht durch Luft oder Wasser aus.
Diese Wellen werden als Scherwellen bezeichnet, da sie auftreten, wenn die Bewegung der Materieteilchen, durch die sie propagieren, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle verläuft.
Oberflächenwellen
Oberflächenwellen (im Englischen: Surface waves) sind seismische Wellen, die entstehen, wenn der Erdbebenherd nah an der Erdoberfläche liegt. Sie breiten sich direkt unter der Oberfläche aus, sind langsamer als die Primärwellen, haben jedoch eine größere Amplitude und gelten als die zerstörerischsten seismischen Wellen.
Oberflächenwellen lassen sich in zwei Haupttypen unterteilen:
Love-Wellen
Die Love-Wellen wurden nach dem britischen Mathematiker Augustus Edward Hough Love benannt, der 1911 ein mathematisches Modell für diese Wellen entwickelte. Sie sind die schnellsten Oberflächenwellen und bewegen sich seitlich auf der Erdoberfläche, wobei sie eine horizontale Bewegung erzeugen, die das Erdoberfläche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung vibrieren lässt.
Love-Wellen entstehen aus der Wechselwirkung von S-Wellen mit der Erdoberfläche, wobei ihre Amplitude vom Standort abhängt. Sie haben die größte Amplitude an der Oberfläche, während sie mit zunehmender Tiefe abnimmt. Love-Wellen sind dispersiv, was bedeutet, dass ihre Geschwindigkeit und Ausbreitungstiefe von der Frequenz abhängen; sie breiten sich bei niedrigen Frequenzen schneller und tiefer aus.
Rayleigh-Wellen
Rayleigh-Wellen sind nach dem Wissenschaftler John William Strutt, Lord Rayleigh, benannt, der 1885 mathematisch die Existenz dieser Wellen vorhersagte. Die meisten Erdbebenschwingungen, die wir spüren, sind vom Typ Rayleigh-Wellen, die oft deutlich stärker sind als andere Wellenarten.
Bei ihrer Ausbreitung nehmen Rayleigh-Wellen ein Wellenmuster ähnlich dem einer Wasserwelle an, die sich durch einen See oder Ozean bewegt. Dadurch bringt sie die Erdoberfläche dazu, sich auf und ab zu bewegen, während sie sich seitlich in die gleiche Richtung wie die Wellenbewegung bewegt, was eine elliptische und progressive Bewegung darstellt.
Rayleigh-Wellen sind ebenfalls dispersiv und ihre Amplitude nimmt mit zunehmender Tiefe ab, während die Tiefe mit sinkender Frequenz zunimmt.
Die schnellsten seismischen Wellen
Die Primärwellen sind die schnellsten seismischen Wellen, wobei sie an der Erdoberfläche Geschwindigkeiten zwischen 5 und 8 km/s erreichen, während sie im Erdinneren bis zu 13 km/s erreichen können, da das Medium dort dichter und unter höherem Druck steht.
Die zweit schnellsten seismischen Wellen sind die Sekundärwellen, die ihren Namen tragen, weil Seismographen sie nach den Primärwellen registrieren. Ihre Geschwindigkeiten liegen zwischen 3 und 4,8 km/s, was nur 60 % der Geschwindigkeit der Primärwellen entspricht.
Die Haupttypen seismischer Wellen
Seismische Wellen (im Englischen: Seismic waves) sind Energiewellen, die sich durch die Erde ausbreiten, als Ergebnis plötzlicher Brüche innerhalb der Erdkruste. Sie werden von Seismographen erfasst.
Es gibt zwei Haupttypen seismischer Wellen, die sich durch unterschiedliche Bewegungsverhalten unterscheiden:
- Körperwellen (im Englischen: Body Waves) breiten sich durch die inneren Schichten der Erde aus. Sie haben eine höhere Frequenz im Vergleich zu Oberflächenwellen und diejenigen Kebärs,se werden vor den Oberflächenwellen aufgezeichnet.
- Oberflächenwellen (im Englischen: Surface Waves) bewegen sich nur in der Nähe der Erdoberfläche durch die Erdkruste, ähnlich wie Wasserwellen, und haben eine niedrigere Frequenz im Vergleich zu Körperwellen, was sie leicht auf Seismogrammen erkennbar macht.