Grundsätzliches zur Geophysik, zur Lage der Erde im Weltall, ihrer stofflichen Zusammensetzung und ihrem inneren Aufbau - Einfuhrung in die Geophysik - page 2

te. Hieraus erschließt sich unmittelbar, dass einige der
Grundsteine geophysikalischer Theorien bereits im 17. und
18. Jahrhundert gelegt wurden, andererseits aber auch grund-
legende, neue Erkenntnisse und Entwicklungen lediglich
einige Jahre zurück liegen. Dies zeigt welch faszinierendes,
dynamisches Feld die Geophysik bei aller historischen Ver-
wurzelung darstellt.
Jedes Lehrbuch baut auf der existierenden Literatur auf,
indem es Fakten und Darstellungen entlehnt und diese zu
einer neuen Darstellung kombiniert. Da in Lehrbüchern Zi-
tate im Sinne einer besseren Lesbarkeit sparsamer verwendet
werden als in wissenschaftlichen Originalarbeiten, sind in
diesem Text im Allgemeinen nur Quellenangaben (z. B. für
Abbildungen oder als Hinweise für ein vertieftes weiteres
Studium) mit Zitaten versehen. Auf Zitate jener Lehrbücher,
auf die dieses aufbaut, wird im Text dagegen weitgehend ver-
zichtet. Daher werden an dieser Stelle (in chronologischer
Reihenfolge) jene englischen und deutschen Monografien
benannt, die in vielen Abschnitten die Basis für einen - frei
nach Isaac Newton 1 - aktuellen und weiteren Blick auf das
Thema bilden:
- Stacey & Davis ( 2008 ) , deren in der vierten Auflage vor-
liegende, umfangreiche Darstellung die Physik der Erde
ein für einen interdisziplinären Ansatz Maßstäbe setzen-
des Standardwerk ist;
-Lowrie( 2007 ) , dessen Stil und Konzept für mich in vie-
lerlei Hinsicht vorbildlich ist;
-Fowler( 2005 ) , der ein sehr breites Spektrum an Themen
verständlich und gleichzeitig gründlich behandelt;
- Turcotte & Schubert ( 2002 ) , die geodynamische Proble-
me durch klare physikalische Modellbildung anschaulich
lösen;
- Sleep & Fujita ( 1997 ) , deren Darstellung gleichzeitig den
Spezialisten befriedigt ohne den Fachfremden abzuschre-
cken;
- Berckhemer ( 1997 ) , der es versteht komplexe Dinge ein-
fach darzustellen;
- Israël ( 1969 ) , der auch geophysikalische Themen in der
Meteorologie und der Hydrologie abhandelt;
-Kertz ( 1969 ) , der auch nach über 40 Jahren unter deutsch-
sprachigen Lehrbüchern in Vielem beispielgebend ist.

Tab. 1.1 Teilgebiete der Erde und entsprechende Teildisziplinen der
Geowissenschaften
Teilsphäre des Planeten

Teildisziplin

Erdkörper, einschließlich seiner mit Flüssigkeit
oder Gas erfüllten Hohlräume

Geophysik,
Geologie,
Mineralogie

Grundwasser Hydrogeologie

Meere (2/3 der Erdoberfläche) Ozeanografie

Atmosphäre (unterhalb von 500 km-600 km Hö-
he, Luftmoleküle vom Schwerefeld festgehalten,
rotieren mit Erde) (Abb. 1.1 )

Meteorologie

Magnetosphäre (ab der Ionosphäre in ca. 80 km
Höhe sind Luftmoleküle ionisiert) (Abb. 1.1 )

Aeronomie

In das äußerst interdisziplinäre Forschungsfeld der Geo-
wissenschaften bringt sich die Geophysik somit mit der
gesamten Methodik der Physik ein, einschließlich Quanten-
physik und allgemeiner Relativitätstheorie. Dabei ist ihre
Anwendung nicht auf die Erde beschränkt, sondern erstreckt
sich auch auf außerirdische Himmelskörper sowie Phänome-
ne wie Hintergrundstrahlung und Alter des Universums. Dies
ist umso natürlicher wegen der zahllosen Wechselwirkun-
gen, die zwischen der Erde und ihren physikalischen Feldern
einerseits und anderen Himmelkörpern und dem interstella-
ren, ionisierten Plasma sowie den das gesamte Universum
ausfüllenden Magnetfeldern andererseits existieren.
Neben der Erkundung der Erde als Ganzes werden
die geophysikalischen Methoden auch zur Erkundung von
Strukturen und Lagerstätten in der obersten Erdkruste
eingesetzt. Es ist daher üblich, zwischen ihrer lokalen An-
wendung, der Angewandten Geophysik ( Applied Geophysics
bzw. Exploration Geophysics ) und ihrer globalen Anwen-
dung, der Allgemeinen Geophysik (Physics of the Earth) ,zu
unterscheiden.
Insbesondere beschäftigt sich die Allgemeine Geophy-
sik also mit der Physik des Erdkörpers, seinem strukturellen
Aufbau und den darin wirkenden Prozessen. Wichtige Teil-
gebiete sind:
- Seismologie: Erdbeben und Ausbreitung seismischer Wel-
len; Struktur des Erdinnern;
- Geodäsie, Gravimetrie: Figur der Erde und Schwerefeld
aus Messungen am Erdboden, auf See, in der Luft und aus
dem Weltraum;
- Erdmagnetismus: Magnetfeld der Erde aus Messungen am
Erdboden, auf See, in der Luft und aus demWeltraum und
seine Ursachen außerhalb und innerhalb der Erde (Son-
nenwind, Geodynamo);
- Geothermik: thermisches Regime der Erde aus Messun-
gen in Bohrungen und im Tiefseeboden sowie aus ther-
modynamischen Größen abgeleitet aus der Seismologie.
Die Querschnittsbereiche der Geophysik mit Bedeutung für
mehr als ein Teilgebiet sind:

1.2 Was ist Geophysik?

Die Geophysik beschreibt die Erde und die in ihr wirken-
den Prozesse mit den Methoden der Physik. Sie gehört in
Hinsicht auf ihr Forschungsobjekt zu den Geowissenschaften
(Tab. 1.1 ) , in Hinsicht auf die wissenschaftliche Methodik
zur Physik.

1 „ If I have seen a little further it is by standing on the shoulders of
giants “ (Isaac Newton in einem Brief an seinen Zeitgenossen, Kollegen
und Rivalen Robert Hooke vom 5. Februar 1676).