Schwerefeld und Figur der Erde - Einfuhrung in die Geophysik - page 147

Abb. 4.14 Der Vektor der Erdumdrehung präzediert aufgrund von
Drehmomenten, welche von Sonne, Mond und Planeten auf die Erde
ausgeübt werden. Diese führen zu (i) Präzession (Umlauf der verlänger-
ten Umdrehungsachse um die Richtung zum Ekliptikpol) und Nutation
der Drehachse (Modulation des Präzessionskegels); (ii) Abweichungen
zwischen Dreh- und Symmetrieachse der Erde (Breiten- oder Polhö-
henschwankung: Chandler Wobble ); (iii) Gezeiten der festen Erde und
hierdurch säkularer Verlangsamung der Erdumdrehung und damit Än-
derung der Tageslänge (LOD)

Abb. 4.13 Orientierung der durch Mond und Sonne verursachten
Gezeitendeformationen (angedeutet durch stärker und geringer abge-
plattete Ellipsen von dicker und dünner Strichstärke) bei vier unter-
schiedlichen Mondphasen (nach © Lowrie 2007 )

4.1.4 Änderungen von Erdumdrehung
und Erdumlauf um die Sonne

Zunächst verursachen die Gezeiten der Erde eine Gezei-
tenreibung, welche die Erdumdrehung verlangsamt, ganz auf
dieselbe Weise, wie die durch die Erde auf dem Mond verur-
sachten Gezeiten dessen Umdrehung so verlangsamt haben,
dass er der Erde immer dieselbe Seite zuwendet. Bei einer
ideal-elastischen Erde (Abb. 4.16 a ) würden die Gezeiten-
wulste immer direkt auf den Mond zu bzw. von ihm weg
weisen. Da die Reaktion der Meere nicht augenblicklich,
sondern mit einer trägheitsbedingten Zeitverschiebung er-
folgt und die feste Erde auch nicht ideal-elastisch reagiert,
kommt es zu einer kleinen Verzögerung im Eintritt der Flut
von etwa 12 Minuten. In dieser Zeit wird der Tidenwulst
durch die Erdumdrehung um etwa 2,9° von der Linie Erde-
Mond weggedreht (Abb. 4.16 b ). Ein Punkt auf der Erde
passiert somit den Ort des maximalen Tidenhubs 12 Minuten
nachdem er dem Mond gegenüberstand. Diese Zeitdifferenz
wird Tidenverzögerung (tidal lag) genannt. Wegen dieser
Tidenverzögerung sind die Gravitationskräfte des Mondes
auf der ihm zu- bzw. abgewandten Seite (F 2

Der Vektor der Erdumdrehung ist nicht konstant. Aufgrund
der Anziehung von Mond, Sonne und der Planeten ändert er
mit der Zeit - wenn auch sehr langsam - sowohl seine Rich-
tung als auch seinen Betrag (Abb. 4.14 ) . Die inhomogene
Massenverteilung innerhalb der Erde bewirkt eine zeitliche
Variation der Lage der Symmetrieachse der Erde. Beides
bewirkt die Präzession der Drehachse um den Ekliptikpol
sowie ihre Nutation, eine als Chandler wobble bezeichnete
Taumelbewegung, auf die weiter unten genauer eingegangen
wird.
Auch der Erdumlauf um die Sonne variiert, sowohl die
Lage der Apsidenlinie (der Verbindung zwischen Perihel und
Aphel, den sonnennächsten bzw. sonnenfernsten Punkten der
elliptischen Erdumlaufbahn) ebenso wie die Exzentrizität
der Ekliptik (der Umlaufbahn der Erde um die Sonne). Alle
diese Effekte verursachen Periodizitäten von 10 1 -10 5 Jahren
in Umdrehung und Umlauf (Abb. 4.15 ) . und F 1 in