Einführung in die Geophysik SS`16 1. Welche Materialparameter

Einführung in die Geophysik SS’16
1. Welche Materialparameter werden mit folgenden Methoden erkundet?
a. Seismik
b. Elektromagnetik
c. Gravimetrie
d. Geothermik
e. Gleichstromgeoelektrik
f. Magnetik
g. Magnetotellurik
h. Georadar
(8P)
2. Hier sehen Sie die geoelektrischen Sondierungskurven zweier horizontal geschichteter
Halbräume:
a. Wie viele Schichten hat Halbraum 1, wie viele Halbraum 2?
b. Welche spezifischen Widerstände haben folgende Schichten:
i. Oberste Schicht Halbraum 2
ii. Unterste Schicht Halbraum 1
iii. Oberste Schicht Halbraum 1
c. Wie viele Elektroden benötigen Sie bei einer geoelektrischen
Tiefensondierung?
d. Welche Aufgaben haben diese Elektroden
e. Wie erreichen Sie unterschiedliche Eindringtiefen bei der geoelektrischen
Tiefensondierung
f. Was unterscheidet den spezifischen elektrischen Widerstand vom scheinbaren
elektrischen Widerstand
g. Was ist im Gegensatz dazu der elektrische Widerstand
h. Welche Größen bestimmen den spezifischen elektrischen Widerstand eines
Gesteins nach dem Gesetz von Archie?
(13P)
3.
a. Welches einfache Referenzfeld wählt man, um das tatsächliche Erdmagnetfeld
räumlich zu beschreiben?
b. Welchem Abstandsgesetz gehorcht dieses einfache Referenzfeld?
c. Wie lautet die physikalisch korrekte Bezeichnung dieses Feldes und welche
physikalische Einheit hat es?
d. Welche Komponente dieses Feldes ist größer: i) die Radialkomponente im
Abstand r in Verlängerung der Dipolachse (1.Gaußsche Hauptlage) oder ii) die
Tangentialkomponente im Abstand r senkrecht zur Dipolachse (2.Gaußsche
Hauptlage)?
e. Wie groß ist der Faktor zwischen i) und ii)?
f. Wie nennte man die residualen Anteile des Erdmagnetfeldes, welche die
Abweichungen zum Referenzfeld ausmachen?
g. Das oben erwähnte einfache Referenzfeld hat ein Potential. Welchem
Abstandsgesetz folgt dieses Potential und wie erhält man daraus ein Feld? (9P)
4.
a. Was kennzeichnet die Skintiefe elektromagnetischer Variationsfelder?
b. Von welchen Größen hängt sie ab?
c. Welche der folgenden Größen sind Materialparameter? i) elektrischer
Widerstand ii) spezifischer elektrischer Widerstand iii) scheinbarer
spezifischer elektrischer Widerstand iv) elektrische Leitfähigkeit v)
Dielektrizitätszahl
(7P)
5.
a. Was ist ein Geoid?
b. Welchen einfachen geometrischen Körper wählt man, um das Geoid zu
beschreiben?
c. Durch welche Größen wird dieser geometrische Körper beschrieben?
d. Wie drückt man Abweichungen (Geoidundulationen) zu dieser Referenz aus?
(4P)
6.
a. Welche Gesteinseigenschaft/en kann/können prinzipiell mit Hilfe
gravimetrischer Messungen abgeschätzt werden? i) Dichte ii) elektrische
Leitfähigkeit iii) spezifischer elektrischer Widerstand iv) magnetische
Suszeptibilität v) Elastizität
b. Welches physikalische Feld verbirgt sich hinter dem Begriff Schwere (welche
physikalische Dimension)?
c. Mit welchen unterschiedlichen Kräften ist die Schwere assoziiert?
d. Ist sie größer am Pol oder am Äquator?
(6P)
7. Gezeitenkräfte.
a. Wohin zeigen die Fliehkräfte auf der Erde im Erde-Mond-System?
b. Wohin zeigen die Gravitationskräfte?
c. Wie verhalten sich die Fliehkräfte im Erde-Mond-System an verschiedenen
Orten auf oder in der Erde, wie die Gravitationskräfte?
d. Wie viele Flutberge entstehen dabei?
e. Sind die Gezeitenkräfte der Erde auf dem Mond größer als die Gezeitenkräfte
des Mondes auf der Erde?
f. Was passiert, wenn man zusätzlich zu den Gezeiten des Erde-Mond-Systems
die Gezeitenwirkung der Sonne auf der Erde beachtet?
g. Um welchen Faktor unterscheiden sich die Gezeitenkräfte von Sonne und
Mond auf der Erde
(8P)
8. In der Vorlesung wurde eine eindimensionale elastische Wellengleichung hergeleitet.
a. Notieren Sie diese Gleichung und beschreiben Sie die einzelnen Größen.
b. Wie sieht der dabei auftretende Koeffizient aus für i) eine Kompressionswelle
im Stab ii) eine Kompressionswelle im Vollraum und iii) eine Scherwelle im
Vollraum?
c. Welche physikalische Größe beschreibt der Koeffizient genau?
9.
a. Welcher Größe entspricht der mittels seismischer Stationsnetze lokalisierte
Startpunkt eines Erdbebens an der Erdoberfläche? i) Epizentrum ii)
Hypozentrum iii) Epizentraldistanz.
b. Wie ist die Partikelbewegung einer P-Welle in einem elastischen Medium? i)
vor- und rückwärts senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ii) vor- und rückwärts
parallel zur Ausbreitungsrichtung iii) kreisförmig parallel zur
Ausbreitungsrichtung iv) kreisförmig parallel zur Ausbreitungsrichtung v)
kreisförmig in beliebiger Richtung
c. Raumwellen sind vom Typ her: i) P-Wellen ii) S-Wellen iii) Rayleigh-Wellen
iv) Love-Wellen
d. In welcher der folgenden Stoffgruppen kann man Scherwellen beobachten? i)
Flüssigkeiten ii) Gase iii) Festkörper
e. In welchem der folgenden Erdbestandteile breiten sich keine Scherwellen aus?
i) Erdkruste ii) Mantel iii) äußerer Erdkern iv) innerer Erdkern
f. Ordnen Sie die folgenden Wellentypen entsprechend ihrer
Ausbreitungsgeschwindigkeiten von groß nach klein i) Rayleigh-Wellen ii) PWellen iii) S-Welle
10.
a. Wodurch wird der entscheidende Anteil des Wärmehaushalts der Erde
fortwährend bereitgestellt?
b. Wer ist der/sind die Verursacher dieser Wärmeproduktion?
c. Wie ist die Wärmeflussdichte definiert?
d. Was ist die spezifische Wärmekapazität?
e. Welche Größe erhält man, wenn man die spezifische Wärmekapazität mit der
Dichte multipliziert?
f. Was kennzeichnet einen stationären Wärmeleitungsprozess?
g. Wie hoch ist die Temperatur im Erdmittelpunkt?