Simulator für Plattentektonik und Erdbeben
Gleichungen in dieser Simulation
| v | Plattengeschwindigkeit v (cm pro Jahr) | so schnell, wie Fingernägel wachsen: die Platten halten nie an, aber die Verwerfung bleibt zwischen den Erdbeben verhakt | |
|---|---|---|---|
| μ | Schermodul des Gesteins | 30 GPa | |
| W | Breite der Verwerfung, die rutscht | 15 km hinunter bei einer senkrechten Transformstörung; 100 km hinunter bei einer geneigten Subduktionszone, darum sind Subduktionsbeben die größten | |
| Δσ | Spannung, die die Verwerfung aushält, Δσ (MPa) | Erdbeben bauen 1 bis 10 MPa Spannung ab, egal wie groß sie sind | |
| s | Versatzdefizit (wie weit die Verwerfung hinter den Platten zurückliegt) | wird im Erdbeben als Versatz d frei; die Zeit, bis es sich wieder aufgebaut hat, ist das Wiederkehrintervall |
Mit den aktuellen Werten:
| L | Bruchlänge L (km) | die Länge der Verwerfung, die auf einmal bricht | |
|---|---|---|---|
| M₀ | seismisches Moment, N·m | die Größe eines Erdbebens als Energie, nicht als Erschütterung | |
| Mw | Momenten-Magnitude | jede Stufe von 1 ist 32-mal mehr Energie; 2 Stufen sind das 1.000-Fache |
Mit den aktuellen Werten:
| v_P, v_S | Geschwindigkeiten der P- und S-Wellen | P-Wellen (Druck) 6,0 km/s, S-Wellen (Scherung) 3,5 km/s in der Kruste | |
|---|---|---|---|
| D | Entfernung vom Epizentrum zum Seismometer (km) | eine einzelne Station weiß aus dem Abstand zwischen P- und S-Einsatz, wie weit das Beben entfernt war; drei Stationen finden heraus, wo |
Mit den aktuellen Werten:
So benutzt du den Erdbeben-Simulator
- Zwei tektonische Platten kriechen ein paar Zentimeter im Jahr aneinander vorbei, aber die Verwerfung dazwischen ist verhakt. Straße und Zaun darüber verbiegen sich, während sich die Spannung aufbaut, und die Diagramme zeigen Versatzdefizit und Spannung auf der Verwerfung Jahr für Jahr wachsen.
- Erreicht die Spannung, was die Verwerfung aushält, rutscht sie auf einmal: ein Erdbeben. Die Straße springt in einen Versatz, die elastische Rückfederung, und P-Wellen (blau) und S-Wellen (rot) laufen vom Epizentrum aus. Das Seismometer zeichnet sie auf, und das Seismogramm im Diagramm zeigt, wie die P-Welle zuerst ankommt und die stärkere S-Welle danach.
- Ändere Plattengeschwindigkeit, die Spannung, die die Verwerfung aushält, die Bruchlänge und die Art der Grenze und lies die Magnitude aus dem seismischen Moment und die Zeit zwischen den Erdbeben ab. Eine Subduktionszone bricht auf einer viel breiteren Fläche, darum geschehen dort die größten Erdbeben, mit Magnitude 9. Verschieb das Seismometer und sieh, wie die S − P-Zeit seine Entfernung verrät.
Häufige Fragen
Was verursacht ein Erdbeben?
Die Platten der äußeren Erdhülle bewegen sich ein paar Zentimeter im Jahr, aber Reibung verhakt die Verwerfungen zwischen ihnen. Das Gestein auf beiden Seiten verbiegt sich elastisch und speichert Energie, bis die Spannung die Reibung überwindet und die Verwerfung in Sekunden rutscht und die über Jahrzehnte oder Jahrhunderte aufgebaute Verformung freisetzt. Das ist die Theorie der elastischen Rückfederung, aufgestellt nach dem Erdbeben von San Francisco 1906, als Zäune und Straßen um bis zu 6 m versetzt waren.
Wie misst man die Magnitude eines Erdbebens?
Heute mit der Momenten-Magnitude, Mw = (2/3)(log₁₀ M₀ − 9,1), wobei das seismische Moment M₀ = μ × Fläche × Versatz ist: die Steifigkeit des Gesteins mal die gebrochene Fläche der Verwerfung mal die Strecke, um die sie sich bewegt hat. Jede Stufe von 1 ist etwa 32-mal mehr Energie. Ein 200 km langer Bruch mit 1,5 m Versatz hat etwa Mw 7,4; das Tōhoku-Beben 2011 brach auf etwa 500 km mal 200 km mit bis zu 50 m Versatz, Mw 9,1.
Was sind P- und S-Wellen?
Die beiden Arten seismischer Wellen, die durch das Innere der Erde laufen. P-Wellen (Primärwellen) sind Kompressionen wie Schall und kommen mit etwa 6 km/s in der Kruste zuerst an. S-Wellen (Sekundärwellen) schütteln den Boden seitwärts mit etwa 3,5 km/s und sind meist stärker. S-Wellen können keine Flüssigkeit durchqueren, so hat man herausgefunden, dass der äußere Erdkern flüssig ist.
Wie findet man die Entfernung zu einem Erdbeben?
Aus dem Abstand zwischen P- und S-Einsatz an einem Seismometer. Beide sind im selben Moment gestartet, also wächst der Abstand mit der Entfernung: D = (t_S − t_P) ÷ (1/v_S − 1/v_P), etwa 8 km pro Sekunde Abstand in der Kruste. Eine Station liefert eine Entfernung, einen Kreis auf der Karte; drei Stationen liefern drei Kreise, die sich im Epizentrum schneiden.
Es heißt, WebGL sei abgeschaltet.
Die 3D-Ansicht braucht WebGL, das jeder aktuelle Browser hat. Es kann abgeschaltet sein, wenn die Hardwarebeschleunigung in den Browsereinstellungen deaktiviert ist oder der Grafiktreiber sehr alt ist. Schalte die Hardwarebeschleunigung ein oder probier einen anderen Browser.
Wird etwas hochgeladen?
Nein. Die Simulation zeichnet dein eigener Browser mit WebGL; nichts wird irgendwohin gesendet, und sie läuft auch offline weiter, sobald die Seite geladen ist.