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Vorbestellen	Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a	Standorte: NN.GA Clau / College 6a - Naturwissenschaften	Status: Verfügbar	Frist:	Vorbestellungen: 0

Christoph Clauser führt mit diesem, nunmehr in der zweiten Auflage vorliegenden, vollständig überarbeiteten Lehrbuch Anfänger auf einem mittleren Niveau in die Geophysik ein. Er geht dabei über eine rein phänomenologische Beschreibung hinaus und erläutert systematisch die physikalischen Grundlagen der beschriebenen Phänomene. Behandelt werden jene Prozesse und Felder, die die Erde als Ganzes betreffen: ihre Position im Weltall; ihr genereller Aufbau; ihr Alter und das ihrer Gesteine; Erdbeben und deren Nutzung zur Erkundung der inneren Struktur der Erde; ihre äußere Form, Gezeiten und isostatischen Ausgleichsprozesse; die Struktur des Erdmagnetfeldes, der erzeugende Geodynamoprozess sowie die Wechselwirkung zwischen der Magnetosphäre der Erde und dem Plasmastrom des Sonnenwinds; das Temperaturfeld der Erde und Wärmetransportprozesse im Kern, Mantel und in der Kruste der Erde und deren Bedeutung für den Antrieb des Geodynamos und der Plattentektonik. Allen Kapiteln ist jeweils ein kurzer historischer Abriss vorangestellt, der die Entwicklung der jeweiligen Disziplin bis in die jüngste Vergangenheit beleuchtet. Anhand von Biografien ausgewählter Wissenschaftler wird aufgezeigt, unter welchen äußeren und persönlichen Bedingungen diese ihre bahnbrechenden Ergebnisse erzielt haben. Der Text führt in die deutsche und englische Fachterminologie ein. Mathematische Ableitungen werden erläutert. Übungsaufgaben mit durchgerechneten Ergebnissen ermöglichen ein eigenständiges Überprüfen des erlangten Verständnisses.

 

 

 

Ein ausführlicher Anhang enthält eine Fülle nützlicher Zusatzinformationen wie geologische Zeittafel, allgemeine Bezugsdaten, Umrechnungsfaktoren, die aktuellsten Werte der Naturkonstanten, Rechenregeln für Vektoren und Tensoren und zudem zwei Kapitel zu den Grundgleichungen der Hydrodynamik und Hydrothermik. Das Buch wendet sich an Bachelor- und Masterstudierende der Geophysik und der Geowissenschaften sowie an Nebenfachstudierende der Physik, der Umweltwissenschaften und der Geoökologie.

 

 

 

Aus dem Inhalt: / Über den Autor XV 1 Grundsätzliches zur Geophysik, zur Lage der Erde im Weltall, zu ihrer stofflichen Zusammensetzung und ihrem inneren Aufbau 1 1.1 Einleitung 1 1.2 Was ist Geophysik?. 2 1.3 Zum Gebrauch von Formeln 10 1.4 Die Erde im Weltall. 13 1.5 Aufbau der Erde 24 1.6 Aufgaben und Fragen 30 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung. 30 2 Radioaktiver Zerfall und das Alter von Gesteinen 31 2.1 Isotope, Radioaktivität und Zerfallsprozesse. 33 2.2 Methoden der physikalischen Altersbestimmung. 38 2.2.1 Zerfalls- und Akkumulationsuhren aus dem Häufigkeitsverhältnis von Eltern- und Tochterisotopen 38 2.2.1.1 Isochronen-Methode beim einfachen Zerfall. 38 2.2.1.2 Isochronen-Methode beim verzweigten Zerfall 40 2.2.1.3 Zerfallsreihen 41 2.2.2 Datierung mit kosmischen Radionukliden. 45 2.2.3 Datierung mit radioaktiven Ungleichgewichten. 46 2.2.4 Akkumulationsuhren auf der Grundlage von Strahlenschädigungen 48 2.2.5 Datierung mit Jahresmarkierungen stabiler Isotope 49 2.3 Aufgaben und Fragen 52 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung. 53 3 Erdbeben und die Struktur der Erde 55 3.1 Seismische Wellen und ihre Wechselwirkung mit der Materie und den inneren Grenzflächen der Erde 62 3.1.1 Wellen im täglichen Leben 62 3.1.2 Elastizität 63 3.1.3 Elastische Wellen 65 3.1.4 Energie und Energiedichte einer seismischen Welle 71 3.1.5 Dämpfung seismischer Wellen. 71 3.1.6 Reflexion und Brechung seismischer Wellen an Grenzflächen 72 3.1.7 Seismometer. 75 3.2 Ausbreitung von Erdbebenwellen 78 3.2.1 Inversion von Laufzeitkurven zur Bestimmung einer radialen Geschwindigkeitsverteilung in der Erde 81 3.2.2 Bestimmung von Grenzflächen in der Erde aus der charakteristischen Antwortfunktion (receiver function) seismischer Stationen 83 3.2.3 Seismische Tomografie zur Abbildung innerer Strukturen der Erde 86 3.2.4 Bestimmung der Entfernung zum Epizentrum eines Erdbebens 91 3.2.5 Herdmechanismen von Erdbeben und deren geodynamische Deutung 95 3.2.6 Bestimmung der Stärke von Erdbeben 99 3.2.7 Überwachung des internationalen Kernwaffenteststopp-Abkommens 111 3.3 Eigenschwingungen von Erde und Sonne 113 3.3.1 Kugelfunktionsanalyse 115 3.3.2 Eigenschwingungen der Erde 118 3.3.3 H elio-und Astroseismologie 127 3.3.3.1 Globale Helioseismologie: Analyse solarer Eigenschwingungen 131 3.3.3.2 Lokale Helioseismologie: Laufzeitkurven und Ringdiagramme 134 3.4 Aufgaben und Fragen 136 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung 136 4 Schwerefeld und Figur der Erde 139 4.1 Gravitation, Erdumdrehung und Gezeiten 143 4.1.1 Gravitationspotenzial. 144 4.1.2 Erdumdrehung. 146 4.1.3 Gezeiten 147 4.1.4 Änderungen von Erdumdrehung und Erdumlauf um die Sonne 152 4.1.5 Coriolis- und Eötvös-Beschleunigung 158 4.2 Schwerepotenzial und Geoid 160 4.2.1 Lösung der Laplace-Gleichung für das Gravitationspotenzial und Entwicklung nach Kugelfunktionen 160 4.2.2 Entwicklung des Geoids nach K ugelfunktionen. 165 4.3 Schwereanomalien, Schwerereduktion und Iso stasie 170 4.3.1 Korrektur und Reduktion von Messwerten der Schwerebeschleunigung 170 4.3.1.1 Korrektur zeitlicher Variationen: Instrumentengang und Gezeiten 171 4.3.1.2 Die Breitenabhängigkeit der Normalschwere ? ? 171 4.3.1.3 Höhenreduktionen: Freiluftreduktion 8gp und Geländereduktion 8gT 171 4.3.1.4 Bouguer-Reduktion 8gB und atmosphärische Reduktion 8gx 176 4.3.2 Globale und regionale Schwereanomalien. 178 4.3.3 Isostasie und geodynamische Aspekte 181 4.4 Aufgaben und Fragen 188 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung 189 5 Magnetfeld und Magnetosphäre der Erde 191 5.1 Komponenten und Struktur des Erdmagnetfelds 198 5.2 Quellen des Erdmagnetfelds. 205 5.2.1 Der Geodynamo 205 5.2.2 Die Magnetosphäre der Erde 213 5.2.3 Das elektrische Feld der Erde 222 5.3 Entwicklung des Erdmagnetfelds nach inneren und äußeren Quellen 223 5.3.1 Entwicklung des Erdmagnetfelds nach Kugelfunktionen 224 5.3.2 Aktuelle Modelle des erdmagnetischen Hauptfelds und magnetische Anomalien 227 5.4 Magnetische Eigenschaften von Gesteinen. 234 5.4.1 Induzierte Magnetisierung 234 5.4.2 Diamagnetismus 235 5.4.3 Paramagnetismus. 235 5.4.4 Ferro-Ferri-Magnetismus 236 5.4.5 Remanente Magnetisierung 238 5.5 Gesteinsmagnetismus. 238 5.5.1 Magnetisierung von Gesteinen. 238 5.6 Paläomagnetik: Polwanderung und Feldumkehr 242 5.6.1 Methoden der Paläomagnetik. 242 5.6.2 Polwanderkurven. 244 5.7 Aufgaben und Fragen 246 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung 247 6 Wärme und Temperaturfeld der Erde 249 6.1 Wärmetransport in der Erde 251 6.1.1 Thermodynamische Grundlagen 251 6.1.2 Grundlagen des Wärmetransports in der Erde 255 6.1.2.1 Erhaltung von Masse 255 6.1.2.2 Erhaltung von Energie. 256 6.1.3 Die thermische Struktur der Erde 258 6.2 Thermische Energiebilanz der Erde 260 6.2.1 Wärmequellen 260 6.2.1.1 Äußere Q uellen 261 6.2.1.2 Innere Quellen 262 6.2.2 Wärmesenken 268 6.2.3 Wärmebilanz der Erde 270 6.3 Wärmespeicherung, Wärmeproduktion und Wärmetransport in der festen Erde 270 6.3.1 Wärmespeicherung. 271 6.3.1.1 Wärmekapazität 271 6.3.1.2 Latente Wärme. 275 6.3.1.3 Volumenbezogene thermische Kapazität 277 6.3.2 Radiogene Wärmeproduktion. 277 6.3.3 Wärmeleitung und Wärmediffusion. 279 6.3.3.1 Wärmeleitfähigkeit. 280 6.3.3.2 Strahlungs-Wärmeleitfähigkeit 284 6.3.3.3 Variation der effektiven Gesteins-Wärmeleitfähigkeit mit der Temperatur 286 6.3.3.4 Thermische Diffusivität 288 6.4 Der thermische Zustand von Erdkern und Erdmantel 290 6.4.1 Konvektion im äußeren Erdkern 290 6.4.2 Konvektion im Erdmantel. 294 6.5 Der thermische Zustand der Erdkruste 300 6.5.1 Globale Variation des terrestrischen Wärmestroms 300 6.5.2 Verteilung radioaktiver Quellen mit der Tiefe 301 6.5.3 Paläoklima 304 6.5.4 Auskühlung ozeanischer Lithosphäre. 314 6.5.5 Wärmeadvektion als Maß für Strömung 321 6.5.5.1 Bestimmung vertikaler Fließraten mit Péclet-Zahl-Analysen von Temperaturprofilen 322 6.5.5.2 Dimensionsanalyse thermischer Systeme 323 6.5.5.3 Freie Konvektion in porösem Gestein 324 6.6 Aufgaben und Fragen 327 Ausgewählte Lehrbücher und Nachschlagewerke zur Vertiefung. 328 7 Anhang 329 7.1 Geologische Zeittafeln und Periodensystem der Elemente 329 7.2 Allgemeine Bezugsdaten, Umrechnungsfaktoren und Naturkonstanten 342 7.3 Vorsicht bei großen Zahlen: Abkürzung, Präfixe und Namen für Vielfache und Bruchteile von Zehn in verschiedenen Sprachen 348 7.4 Einige Rechenregeln für Vektoren und Tensoren 349 7.5 Die Fehlerfunktion 351 7.6 Legendre-Transformation. 351 7.7 Seismische Intensitätsskala EMS-98 353 7.8 Antwortfunktion eines Seism om eters. 353 7.9 Erzeugung eines zum mittleren Magnetfeld parallelen, turbulenten Magnetfelds ("-Effekt) 353 7.10 Gleichungen der Hydrodynam ik. 354 7.10.1 Die eulersche Bewegungsgleichung einer idealen Flüssigkeit 354 7.10.2 Die Navier-Stokes-Gleichung der Strömung einer zähen Flüssigkeit. 355 7.10.3 Stokes-Strömung. 358 7.10.4 Oberbeck-Boussinesq-Näherung 359 7.11 Gleichungen der Hydrothermik. 361 7.11.1 Energietransport in zähen Fluiden 361 7.11.2 Beheizung oder Kühlung eines homogenen Halbraums von oben 364 7.11.3 Einsetzen freier Konvektion - lineare Stabilitätsanalyse 365 7.11.4 Wassertiefe über einer isostatisch ausgeglichenen, von oben gekühlten Lithosphärenplatte endlicher Dicke 367 8 Antworten zu den Fragen und Lösungen der Aufgaben 369 Liste der verwendeten Symbole und Schreibweisen. 381 Zitierte Literatur 389 Sachverzeichnis 403