Diskussion:Erdspektroskopie

Grundsätzliche Kritik

So erfreulich es ist, dass die Themen Eigenschwingungen des Erdkörpers und Gezeitenantwort des Erdkörpers in der wikipedia behandelt werden, den Artikel halte ich für hochproblematisch. Er enthält in seiner derzeitigen Fassung so viele sachliche Fehler, dass er von Grund auf neu konzipiert und geschrieben werden müsste. Ich würde daher empfehlen, der Artikel zu löschen und das Thema Eigenschwingungen im Beitrag seismische Wellen abzuhandeln (wie in der englischen wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_wave#Free_oscillations_of_the_Earth) und die Gezeitenantwort der Erde im Beitrag zu Gezeiten. Meine Kritik will ich hier detaillierter ausführen, begründen und belegen. -- Goleser (Diskussion) 15:29, 19. Nov. 2017 (CET)

Autoren, die sich für dieses Themengebiet interessieren, empfehle ich als Erstlektüre den Artikel von Zürn und Widmer-Schnidrig (2002). -- Goleser (Diskussion) 16:33, 19. Nov. 2017 (CET)

Begriff "Erdspektroskopie"

Der Begriff "Erdspektroskopie" ist kein wirklich eingeführter Fachbegriff. Er wird zwar ab und zu, wie auch "terrestrische Spektroskopie", populärwissenschaftlich werbend verwendet, aber hat keine Verbreitung. Die Begriffe, unter denen die im Beitrag aufgenommenen Themen behandelt werden sind "Eigenschwingungen der Erde", "Normalmoden der Erde", "Gezeitenadmittanz", "Gezeitenantwort der Erde".

Außerdem gehört das Thema Gezeiten meines Erachtens nicht unter die Überschrift "Spektroskopie". Spektroskopie wird dort eingesetzt, wo wesentliche Information aus den Frequenzen einer Schwingung gewonnen werden kann. Das ist für die Eigenschwingungen der Erde der Fall. Aus den Frequenzen der Eigenschwingungen wird Information über den strukturellen Aufbau des Erdkörpers und seine mechanischen Materialeigenschaften gewonnen. Dagegen sind die Frequenzen der Gezeiten aus der Himmelsmechanik viel besser bekannt, als sie durch Beobachtungen der Deformation der Erde gewonnen werden könnten. Bei Gezeitenbeobachtungen steckt die Information über das System der Erde ausschließlich in den gemessenen Amplituden. Insofern wird bei Gezeitenanalysen keine Spektroskopie betrieben, sondern eine reine Amplituden- und Phasenmessung bei bekannten Frequenzen. -- Goleser (Diskussion) 15:36, 19. Nov. 2017 (CET)

Kritik an Textpassagen

„Bei den Gezeiten wurde lange postuliert, dass sich der Erdkörper mit den Kontinentalplatten an die Gezeitenkraft irgendwie anpassen müsste, aber dass diese Anpassung nicht perfekt sei, weil es sonst keine Ebbe und Flut in den Ozeanen geben könne.“

– Erdspektroskopie Einleitung

Diese Aussage erscheint aus heutiger Sicht so weit hergeholt, dass Sie belegt werden muss. -- Goleser (Diskussion) 15:53, 19. Nov. 2017 (CET)

„Die Erdspektroskopie arbeitet mit ähnlichen Werkzeugen und Methoden wie die Seismologie und kann als ein Bereich davon aufgefasst werden. Im Gegensatz zur Seismologie fasst die Erdspektroskopie die Erde als ein System auf, das insgesamt zu Schwingungen fähig ist und nicht „nur“ von seismischen Wellen durchlaufen wird.“

– Erdspektroskopie Einleitung

Diese Aussage ist nicht richtig oder hochgradig irreführend. Auch die Raumwellenseismologie fasst die Erde als ganzes auf. In der Theorie elastischer Wellen können Raumwellen als Überlagerung von Eigenschwingungen dargestellt werden und umgekehrt. -- Goleser (Diskussion) 15:53, 19. Nov. 2017 (CET)

„Da die Erde ein sehr großes Volumen hat, sind ihre akustischen Eigenschwingungen vergleichsweise langsam, was auch für die erzwungenen Schwingungen gilt (die Tide, zum Beispiel, hat eine Periode von etwa 12 Stunden).“

– Erdspektroskopie#Praxis

Es handelt sich eben nicht um "akustische Eigenschwingungen", sondern um elasto-gravitative Eigenschwingungen. Das heißt, die Rückstellkräfte werden durch die Elastizität der Erde und ihre Selbstgravitation hervorgerufen. -- Goleser (Diskussion) 16:32, 19. Nov. 2017 (CET)

„Erdspektroskopie ist erst seit dem Einsatz von Breitbandseismometern möglich geworden.“

– Erdspektroskopie#Praxis

Tatsächlich wurden die ersten Eigenschwingungssignale 1960 mit Gravimetern aufgezeichnet. Das steht auch (korrekt) im selben Beitrag weiter oben. -- Goleser (Diskussion) 16:32, 19. Nov. 2017 (CET)

„Schwingungen des Erdkörpers, der zum großen Teil aus elektrisch leitenden Fluiden, d. h. Flüssigkeiten oder Plasmen besteht und der sich in seinem eigenen Magnetfeld befindet, dem Erdmagnetfeld, sind theoretisch unter der Magnetohydrodynamik einzuordnen. Die dabei auftretenden nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen sind nach derzeitigem Kenntnisstand der Mathematik nicht analytisch lösbar, so dass man sich mit akustischen Vereinfachungen oder numerischen Verfahren behilft, um theoretische Aussagen mit den gemessenen Spektren vergleichen zu können.“

– Erdspektroskopie#Theorie

Die Eigenschwingungen des globalen Erdkörpers werden durch lineare Differentialgleichungen beschrieben (Takeuchi und Saito, 1972; Dahlen und Tromp 1998) in denen die Rückstellkräfte durch die elastischen Spannungen, die durch Dehnung hervorgerufen werden und durch die Selbstgravitation (gravitative Wechselwirkung innerhalb der Erde zwischen verschiedenen Teilen des Erdkörpers) hervorgerufen bzw. kontrolliert werden. Die Magnetohydrodynamik wird zur Beschreibung des Geodynamos (Christensen und Tilgner, 2002) benötigt. Dabei treten keine Eigenschwingungen im Sinne der Seismologie auf. In diesem Absatz werden völlig unterschiedliche Sachen miteinander vermischt. Beides sind interessante Gebiete. Aber diese Darstellung ist einfach falsch. -- Goleser (Diskussion) 16:32, 19. Nov. 2017 (CET)

„Vollständiges Verzeichnis aller Eigenfrequenzen der Erde (ASCII; 1,55 MB)“

– Erdspektroskopie#Weblinks

Hier wird nicht auf eine Tabelle der Eigenschwingungsfrequenzen, sondern auf einen Gezeitenkatalog (Hartmann und Wenzel, 1995) verwiesen. Beides hat rein garnichts miteinander zu tun (außer dass jeweils von Frequenzen die Rede ist). -- Goleser (Diskussion) 16:32, 19. Nov. 2017 (CET)

Literaturangaben

• Zürn und Widmer-Schnidrig (2002) beschreiben die wesentlichen Gesichtspunkte der Eigenschwingungsseismologie: Walter Zürn und Rudolf Widmer-Schnidrig: Globale Eigenschwingungen der Erde. In: Physik Journal. Band 1, Nr. 10, 2002, S. 49–55 (pro-physik.de [abgerufen am 19. November 2017]). 
• Ulrich Christensen und Andreas Tilgner (2002) beschreiben die Magnetohydromechanik des Geodynamos: Ulrich Christensen und Andreas Tilgner: Der Geodynamo. In: Physik Journal. Band 1, Nr. 10, 2002, S. 41–47 (pro-physik.de [abgerufen am 19. November 2017]). 
• Takeuchi und Saito (1972) haben ein immernoch gültiges Standardwerk zu den globalen Eigenschwingungen der Erde verfasst: Takeuchi, H. and Saito, M.: Seismic Surface Waves. In: Bolt, Bruce A. (Hrsg.): Methods in Computational Physics, Seismology: Surface Waves and Earth Oscillations. Band 11. Academic Press, New York and London 1972, ISBN 0-12-460811-6, S. 217–295, doi:10.1016/B978-0-12-460811-5.50010-6. 
• Dahlen und Tromp (1998) haben ein modernes Standardlehrbuch zur globalen Seismologie veröffentlicht: Dahlen, F. A. and Tromp, Jeroen: Theoretical Global Seismology. Princeton University Press, Princeton, New Jersey 1998. 
• Der Gezeitenkatalog auf den verwiesen wird, wurde von Hartmann und Wenzel (1995) veröffentlicht: T. Hartmann and H.-G. Wenzel: The HW95 tidal potential catalogue. In: Geophysical Research Letters. Band 22, Nr. 24, 1995, S. 3553–3556, doi:10.1029/95GL03324. 

Einleitende Anmerkungen des ersten Autors(?)

Ich beschäftige mich seit vergleichsweise kurzer Zeit mit Erdspektroskopie. Eigentlich war der Auslöser, dass ich auf die Idee gekommen war: Wow - so was müsste es eigentlich geben! und habe dann etwas nachgeforscht, und das gab es tatsächlich!

Sogar den Ausdruck Erdspektroskopie gab es schon dafür.

Wie gesagt, ich habe nur ein paar Sachen dazu gelesen und könnte vielleicht ein paar Dinge dazu schreiben. Ich werde erstmal versuchen, ein paar Profis zu erreichen, die seit 10 Jahren oder mehr an ihren Breitbandseismometern sitzen und diese Dinge wirklich messen. Praxis ist da schon, dass für die Frequenzen der Erde ein Bezeichnungssystem vorgeschlagen ist, dass formal an die Spektroskopie beim Atom erinnert.

Von der Theorie her scheint es noch Probleme zu geben: Der erste Ansatz ist eine nichtrotierende ideale Kugel mit gewissen Randbedingungen auf der Oberfläche (einfachster Fall: Hohlkugel - wobei hohl nicht bedeutet, dass da keine Materie ist, sondern dass im Innern etwas Anderes ist als an der Oberfläche). Diese hat dann akustische Eigenschwingungen (Seismische Wellen wie Schallwellen). Danach lässt man die Kugel rotieren, dann ist es schon keine Kugel mehr ... Danach werden die Tiden eingeschaltet - vom Modell her, und die Erde angeregt und die Rotation abgebremst ... und dann gibt es da noch das elektromagnetische Feld der Erde ... und die Tatsache, dass keiner genau weiß, wie es im Erdinneren eigentlich aussieht ... natürlich gibt es Ozeane und Atmosphäre ...

Es sollte da wirklich zuerst ein Profi ran - schon um ein paar typische gemessene Frequenzen aufzuschreiben.

--Phr 09:52, 8. Jan 2006 (CET) (Rassmann)

Zum ersten mal wurden Eigenschwingungen der Erde bei dem Chile Erdbeben vom 22. Mai 1960, NICHT 1964, beobachtet. 1964, bei dem Alaska Beben wurden ebenfalls Eigenschwingungen beobachtet, aber eben zum 2. Mal. Quelle: Kertz, Einführung in die Geophysik, 1995