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J
Abb. 3.56
Horizontale Verschiebungsfelder der Toroidalmoden für
`
D
1
bis
`
D
3
(Quelle: Pers. Mitteilung Dr. Rudolf Widmer-Schnidrig,
Geowissenschaftliches Gemeinschaftsobservatorium Schiltach (BFO) der Universitäten Karlsruhe und Stuttgart)
Tab. 3.14
Aus seismischen Daten geschätzte Eigenfrequenzen f ver-
schiedener sphäroidaler und toroidaler Eigenschwingungsmoden
n
S
`
bzw.
n
T
`
, ihre physikalische Bedeutung, Qualitätsfaktoren Q sowie die
zugehörigen relativen experimentellen Unsicherheiten (nach Shearer
Mode
Bedeutung
Frequenz f
(
Unsicherheit
(10
4
)
Q
(-)
Unsicherheit
(%)
Hz)
S
0
„Atmungsmode“ mit einer Periode von 20,46 min
814,39
0,04
5882
6
0
S
1
Versatz des Erdschwerpunkts: „Translationsmode“; bei Aufhebung der
Entartung beschreiben
0
S
1
und
0
S
˙
1
Keine seismische Mode
0
unterschiedliche Translationen in
Richtung dreier orthogonaler Richtungen
1
S
2
„Rugbymode“ mit einer Periode von 53,86 min
309,45
9,00
813
24
0
S
3
468,55
3,00
380
12
0
S
12
1988,70
1,50
352
4
0
S
23
3170,65
0,30
259
2
0
S
28
3634,40
0,20
217
2
0
S
8
1797,76
0,60
433
11
1
S
1
944,20
3,20
800
10
3
S
2
4042,58
0,50
855
13
10
T
0
Existiert nicht, da Verschiebungsfeld gleich ist
0
T
1
T
1
Bei Aufhebung der Entartung beschreibt
alle Änderungen der Erd-
Keine seismische Mode
0
0
T
˙
1
1
umdrehung mit Perioden von 1 d-100 000 a;
sind die sogenannten
Kipp- (
Tilt-over-
) Moden, welche die Rotation um zwei in der Äquatore-
bene gelegene orthogonale Achsen beschreiben
0
T
1
Gegenseitige Verdrehung von oberem und unterem Mantel um den Erd-
mittelpunkt mit einer Periode von 13,49 min; erstmals beobachtet nach
dem Bolivien-Beben von 1994
1235,35
0,50
256
13
1
T
2
mit T
T
2
Das Singulett
D
44;17
min beschreibt die Verdrehung der
377,30
21,0
-
-
0
0
Nord- gegen die Südhalbkugel
T
23
3109,10
2,20
139
3
0
Tageslänge
0
T
1
mit Änderungen des atmosphärischen Dreh-
impulses stark korreliert sind, welcher aus globalen Wetter-
letts
0
T
˙
1
Eigenschwingungen der Erde nach dem Erdbeben der Ma-
gnitude M
w
D 8;8
am 27. Februar 2010 bei Maule vor
der chilenischen Küste. Für Frequenzen oberhalb von 3mHz
ist das Seismometersignal proportional zur Geschwindigkeit,
darunter zur Zeitableitung der Beschleunigung: Die Halbam-
plitude von R
1
(T
D 250
sind die sogenannten Kipp- (
Tilt-over
-) Moden,
welche die Rotation um zwei in der Äquatorebene gelege-
ne orthogonale Achsen beschreiben. Diese Moden können
ebenfalls nicht durch innere Quellen angeregt werden. Die
beobachtete Verlangsamung der Erdumdrehung ist eine Fol-
ge der Gezeitenreibung und erfolgt über so lange Zeiträume
hinweg, dass sie seismologisch nicht beobachtet werden
kann.
Tabelle
3.14
fasst die Kennzahlen einiger ausgewählter
Moden zusammen und erläutert für einige deren physika-
lische Bedeutung: Die Fundamentalmoden (n
D
1
ms
2
,
jene der halbtägigen Gezeiten im Teilbild (b) 0,4
ms
2
und die der im Teilbild (c) gezeigten Atmungsmode
s) im Teilbild (a) beträgt 4
S
0
1nms
2
. Teilbild (a) zeigt die ersten 24 Stunden, in de-
nen die Rayleigh-Wellen das Signal dominieren: R
1
ist die
direkte Rayleigh-Welle, R
2
die gegensinnig um die Erde ge-
laufene. Die zugehörigen Wiederkehrwellen R
3
,R
5
und R
7
bzw. R
4
und R
6
haben die Erde jeweils ein weiteres Mal in
regelmäßigen Intervallen von drei Stunden umrundet. Dis-
persion lässt die Wellenpakete zerfließen, sodass sie nach R
8
nicht mehr getrennt werden können. Im Teilbild (b) ist zu
sehen, dass das Bebensignal jenes der halbtägigen Gezeiten
überlagert und nach ca. 24 Stunden von einer Vielzahl von
Obertönen dominiert wird, deren Qualitätsfaktor Q größer
als jene der
0
S
`
Fundamentalmoden ist. Das Teilbild (c) il-
0
) lassen
sich für
` 1
als konstruktive Interferenzen zweier Ober-
flächenwellen beschreiben, welche die Erde jeweils in entge-
gengesetzter Richtung umlaufen. Dabei überlagern sich je-
weils zwei Rayleigh-Wellen zu einer Reihe von
0
S
`
-Moden
bzw. zwei Love-Wellen zu einer Reihe von
0
T
`
-Moden. Ab-
bildung
3.57
zeigt die 228 Stunden lange Registrierung von
0
