Einführung in die Geophysik

Christoph Clauser führt Anfänger auf einem mittleren Niveau in die Geophysik ein. Er geht dabei deutlich über eine rein phänomenologische Beschreibung hinaus, indem er die physikalischen Grundlagen der behandelten Phänomene systematisch erläutert. Er beschreibt die Erde anhand von Prozessen und Feldern, die sie als Ganzes betreffen. Zunächst wird ihre Position im Weltall skizziert sowie ihr genereller Aufbau. Methoden zur physikalischen Altersbestimmung beleuchten den Aspekt Wie alt sind Gesteine, und wie kann man das messen?. Das Kapitel über Seismologie befasst sich mit Erdbeben und wie man Erdbebenwellen nutzt, um die innere Struktur der Erde zu erkunden. Das Kapitel zum Schwerefeld beantwortet Fragen zur Figur der Erde, zu ihren Gezeiten und zur Isostasie. Anschließend werden die Struktur des Erdmagnetfeldes und der erzeugende Geodynamo erläutert wie auch seine Wechselwirkung mit dem Plasmastrom des Sonnenwinds in der Magnetosphäre der Erde. Das abschließende Kapitel über das Temperaturfeld der Erde handelt vom Wärmetransport im Kern, im Mantel und in der Kruste der Erde und erläutert deren Verbindung zum Antrieb des Geodynamos und der Plattentektonik.

Das Buch wendet sich an Bachelor- und Masterstudierende der Geophysik und der Geowissenschaften sowie an Nebenfachstudierende der Physik, Umweltwissenschaften und Geoökologie. Es vermittelt ein grundlegendes Verständnis der Phänomene, Prozesse und globalen physikalischen Felder der Erde.

Studierenden der Geophysik, Geowissenschaften, Umweltwissenschaften, Physik und Geoökologie wird ein grundlegendes Verständnis der Physikalischen Kraftfelder und Prozesse innerhalb und außerhalb des Erdkörpers vermittelt Mathematische Ableitungen werden - wo erforderlich - im Detail erläutert Übungsaufgaben mit durchgerechneten Ergebnissen ermöglichen ein eigenständiges Überprüfen des erlangten Verständnisses Includes supplementary material: sn.pub/extras

Autorentext

Christoph Clauser wurde im Jahr 2000 als Professor für Angewandte Geophysik an die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen berufen. Seit 2007 leitet er am dortigen E.ON Energy Research Center den Lehrstuhl für Applied Geophysics and Geothermal Energy. Seit 2011 ist er Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften - Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina. Als Wissenschaftler ist er auf geophysikalische Aspekte des Reservoir-Ingenieurwesens spezialisiert, insbesondere in Bezug auf geothermische Energie, Kohlenwasserstoffe und geologische Spei­cherung von Kohlendioxid.

Klappentext

Das Buch vermittelt ein grundlegendes Verständnis der Phänomene, Prozesse und globalen physikalischen Felder der Erde. Zunächst wird der Aufbau der Erde beschrieben und ihre Position im Weltall skizziert, danach die Methoden zur physikalischen Altersbestimmung, die Seismologie, das Schwere- und Temperaturfeld sowie das Erdmagnetfeld erläutert. Der Band erklärt die physikalischen Grundlagen systematisch, führt in die Fachterminologie ein und erläutert mathematische Ableitungen im Detail. Anhand von Übungsaufgaben kann der Lernerfolg überprüft werden.

Inhalt

Vorwort.- Grundsätzliches zur Geophysik, zur Lage der Erde im Weltall, ihrer stofflichen Zusammensetzung und ihrem inneren Aufbau .- Einleitung.- Was ist Geophysik?- Zum Gebrauch von Formeln.- Die Erde im Weltall.- Aufbau der Erde.- Aufgaben und Fragen.- Geochronologie: Radioaktiver Zerfall und das Alter von Gesteinen.- Isotope, Radioaktivität und Zerfallsprozesse.- Methoden der physikalischen Altersbestimmung.- Aufgaben und Fragen.- Seismologie: Erdbeben und die Struktur der Erde.- Seismische Wellen und ihre Wechselwirkung mit der Materie und den inneren Grenzflächen der Erde.- Ausbreitung von Erdbebenwellen.- Eigenschwingungen von Erde und Sonne.- Aufgaben und Fragen.- Schwerefeld und Figur der Erde .- Gravitation, Erdumdrehung und Gezeiten.- Schwerepotenzial und Geoid.- Schwereanomalien, Schwerereduktion und Isostasie.- Aufgaben und Fragen.- Erdmagnetfeld.- Komponenten und Struktur des Erdmagnetfelds.- Quellen des Erdmagnetfelds.- Entwicklung des Erdmagnetfelds nach inneren und äußeren Quellen.- Magnetische Eigenschaften von Gesteinen.- Gesteinsmagnetismus.- Paläomagnetik: Polwanderung und Feldumkehr.- Aufgaben und Fragen.- Wärme und Temperaturfeld der Erde .- Wärmetransport in der Erde.- Thermische Energiebilanz der Erde.- Wärmespeicherung, Wärmeproduktion und Wärmetransport in der festen Erde.- Der thermische Zustand von Erdkern und Erdmantel.- Der thermische Zustand der Erdkruste.- Aufgaben und Fragen.- Anhang.