WENN DIE ERDE BEBT - Dr. Birgit Heltschl
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Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 U NTERRICHTSENTWURF W ENN DIE E RDE Unterrichtsgestaltung SS 2008 Mag. Dr. Erich Zunegg Anzahl der Einheiten: 2 Einheiten Altersstufe: 6. Klasse Name: Daniela Peter Matrikelnummer: 0512165 Daniela Peter 1 / 67 BEBT Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Inhaltsangabe Theoretische Hintergründe 3 1.Lehrplaneinbettung 4 2. Situationsanalyse: Die Klasse 6 3.Methodik und Unterrichtsmittel 7 4. Zeitplan 10 5. Raumvoraussetzungen 11 6. Themenanalyse 12 7. Schlüsselbegriffe 13 Praxis 14 8. Stationenmaterial 15 Aufbau der Erde 15 Plattentektonik 23 Entstehung von Erdbeben 31 Messung von Erdbeben 40 Zusatzinformationen Erdbeben 51 9. Zusatzmaterial 63 10. Quellen 65 Daniela Peter 2 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN Theoretische Hintergründe Daniela Peter 3 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung 1. Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Lehrplaneinbettung Fach: Geographie Klasse: 5. Klasse Gymnasium Zeit: 2 Unterrichtseinheiten Thema der Unterrichtseinheit: Erdbeben und Plattentektonik Thema der Stunde: Wenn die Erde bebt Auszug aus dem Lehrplan 5. und 6. Klasse: Die soziale, ökonomisch und ökologisch begrenzte Welt Gliederungsprinzipien der Erde nach unterschiedlichen Sichtweisen • Gliederungsmöglichkeiten der Erde nach naturräumlichen, kulturellen, politischen und ökonomischen Merkmalen aufzeigen • Einsicht gewinnen, dass Gliederungen immer einem bestimmten Zwecken dienen, dass Grenzen Übergangszonen und die so abgegrenzten Gebiete meist nicht einheitlich sind • Landschaftsökologische Zonen der Erde - Wechselwirkung von Relief, Klima, Boden, Wasser und Vegetation verstehen - Klimadaten in Diagramme umsetzen und daraus eine Klimagliederung der Erde ableiten Grobziele Feinziele Daniela Peter Die Schüler sollen verstehen lernen was Plattentektonik bedeutet und wie Erdbeben entstehen und was dabei geschieht • Aufbau der Erde • Plattentektonik • Entstehung von Erdbeben • Messung von Erdbeben 4 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ALLGEMEINE ZIELE: Die Schüler sollen durch das selbständige Erarbeiten der einzelnen Stationen Erfahrungen sammeln und sich Kenntnisse über den Aufbau der Erde aneignen sowie Verstehen lernen warum es Erdbeben gibt. Im Mittelpunkt sollen für die Schüler lebensnahe Problem- und Aufgabenstellungen stehen. Weiters soll der Unterricht durch die Merkmale der Ganzheitlichkeit, der Schüleraktivität und der Schülerorientierung geprägt sein. Die Schüler sollen durch das selbstständige Arbeiten motiviert werden, Verantwortung zu übernehmen. Erfahrungen und Interessen der einzelnen Schüler sollen in den Unterricht miteinfließen. Sehr wichtig erscheint mir auch, dass die Schüler in ihrem Tun einen Sinn erkennen und Zusammenhänge erkennen lernen. Die Beteiligung der Schüler an der Planung und Auswertung des Arbeits- und Lernprozesses soll erreicht Problemlösungsstrategien werden entwickeln, und vor allem sodass sie bei Schwierigkeiten stets eine Lösung in Aussicht haben. sollen zukünftig die Schüler auftretenden Bei Problemstellungen soll mit anderen Schülern kooperiert und gemeinsam auf ein Produkt hingearbeitet werden, welches die Schüler auch außerhalb der Schule verwenden können. Daniela Peter 5 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 2. Situationsanalyse: Die Klasse Klasse: 5. Klasse Anzahl der Schüler: 32 (davon 20 Mädchen und 12 Buben) Die Klasse besteht aus 32 Schülern. Davon sind 20 Mädchen und 12 Buben. Weiters ist die Klasse als sehr lebendig und aktiv bekannt. Es gibt auch in dieser Klasse wie auch in vielen anderen einige sehr zurückhaltende und schüchterne Schüler, die unbedingt eingebunden werden müssen. Diese Schüler blühen jedoch regelrecht auf im Unterricht mit Stationenbetrieb, da sie hier ihr eigenes Tempo wählen können. Im Allgemeinen gilt die Klasse als besonders wissbegierig und es kann auch sehr gut mit ihr gearbeitet werden. Sie sind sehr schnell was darauf zurückzuführen ist, dass der überwiegende Anteil Mädchen sind und somit der Konkurrenzkampf bzw. Konkurrenzdenken besonders zu spüren ist. Der Stationenbetrieb wird in Verbindung mit dem Themenkreis „Wenn die Erde bebt“ durchgeführt. Er umfasst 5 Stationen zum Thema „Erdbeben“. Die SchülerInnen haben sich mit diesem Themenbereich im Unterricht bereits in der 1. Klasse Unterstufe in vereinfachter Form auseinandergesetzt. Mit offenen Lernformen sind die SchülerInnen bereits vertraut. Der Stationenbetrieb erstreckt sich über ungefähr 2 Unterrichtseinheiten. In diesem Zeitraum müssen die SchülerInnen die im Arbeitsplan festgehaltenen Aufträge (weitgehend) selbständig erfüllen. Der Arbeitsplan wurde leistungsspezifisch auf die SchülerInnen abgestimmt und umfasst Pflicht- und Wahlaufgaben. Die Arbeitsaufträge sind in unterschiedlichen Sozialformen zu erledigen. Die jeweilige Sozialform ist im Arbeitsplan angegeben. Die Kontrolle erfolgt selbständig mit Hilfe von Lösungsblättern. Die Endkontrolle wird durch den Lehrer oder die Lehrerin durchgeführt. Daniela Peter 6 / 67 Unterrichtsgestaltung 3. Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Methodik und Unterrichtsmittel Für unser Thema schien uns der Stationenarbeit am besten dafür geeignet, da es hier möglich ist ein so komplexes Thema in relativ wenige Stunden zu verpacken ohne dabei wertvolle didaktische und soziale Einbußen zu erwarten. Im Gegenteil. Die SchülerInnen lernen hierbei auch noch selbstständig zu arbeiten und sich zu organisieren, einander zu helfen und Verantwortung zu übernehmen. Wie schaut nun Stationenarbeit aus? Welche Vorteile hat sie? Dies wird auf den folgenden zwei Seiten genauer erläutert werden. STATIONENARBEIT = eine der bekanntesten und beliebtesten Form des offenen Unterrichts Idee: stammt ursprünglich aus dem Bereich des Sports, Übertragung auf andere Lernbereiche erfolgte erst in den 80er / 90er Jahren und zunächst nur im Bereich der Grundschule, pädagogische Grundprinzipien reichen jedoch bis die Reformpädagogik zurück (Förderung individuellen Lernens, Selbsttätigkeit, Selbständigkeit). Was ist Stationenarbeit? Stationenarbeit ist weitgehend selbstständiges Erarbeiten des in verschiedene Teilaspekte differenzierten Themas im Rahmen von Lernstationen durch die SchüleInnen. Weiters soll Stationenenlernen eine Abstimmung der für die verschiedenen Stationen vorgesehen Lernziele mit den übergreifenden Lernzielen des Unterrichts. Wichtig ist hierbei, dass jede Lernstation sowohl die Arbeitmaterialien als auch die Arbeitsanweisungen anbietet (inklusive nachvollziehbaren Lösungen). Auch muss der gesamte Unterrichtsinhalt gleichzeitig angeboten werden. Ein weiteres Merkmal von Stationenlernen ist, dass SchülerInnen über die Reihenfolge der Stationen und Verweildauer bei den Stationen weitgehend selbst bestimmen können, jedoch ist für jede Station eine gewisse Zeit als Richtlinie angegeben. Daniela Peter 7 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Vorteile der Stationenarbeit • Erwerb sozialer Kompetenzen (Konfliktbewältigung, Hilfsbereitschaft,...) • Arbeitsergebnisse werden gemeinsam erzielt • Ganzheitliches Lernen – verschieden Lerntypen werden bei den einzelnen Stationen angesprochen (auditiv, visuell, kinästhetisch) • Neben verbindlichen Grundwissensstationen können SchülerInnen nach Interesse unter weitern Wahlstationen wählen • Selbsttätigkeit („Learning by doing“) und Selbstständigkeit wird gefördert • Verantwortungsbereitschaft wir gefördert • Stabilität und Selbstvertrauen wird gefördert • Selbstkontrolle Effektivität von Stationenarbeit Im offenen Unterricht wird die Kreativität, die Einstellung zum Schullernen und vor allem die Selbstständigkeit der SchülerInnen positiv beeinflusst. Weiters können Defizite beim Wissenserwerb durch Vernachlässigung wichtiger didaktisch-methodischer Prinzipien bei ihrer unterrichtspraktischen Realisation entstehen. Ausschlaggebend vor allem für die Effektivität sind: 1. 2. 3. 4. detaillierte, flexible Planung Beherrschung der Arbeitstechniken durch die SchülerInnen große Vielfalt der angebotenen Lernmaterialien detaillierte Erfassung des individuellen Lernstandes Eine weitere Möglichkeit bietet sich dem Lehrer indem er die Gruppenzusammensetzung wenn möglich steuert. Dies bedeutet, dass er z.B. lernstarke und lernschwache SchülerInnen mischt. Voraussetzungen auf Seiten der SchülerInnen Wie bei vielen Arten des offenen Unterrichts bzw. Lernens sind auch bei der Stationenarbeit einige Anforderungen an die SchülerInnen gestellt. Erstens sollten die Kinder es bereits gewohnt sein, selbstständig oder zumindest in Ansätzen selbstständig Arbeiten zu können. Weiters ist es wichtig, dass sie die Arbeitsanleitungen verstehen. Eine dritte Anforderung an die SchülerInnen ist die Zusammenarbeit untereinander. Dafür wäre ein gutes Klassenklima sehr von Vorteil, wobei bei der Einteilung der Gruppen seitens der Lehrperson durchaus noch einiges gelenkt werden kann. Daniela Peter 8 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Anforderungen an die Lehrperson • Aufgaben so gestalten, dass alle auf ihrem jeweiligen Lernniveau tatsächlich Fortschritte machen können • Arbeitsaufträge an den Lernstationen sollten ohne Hilfe verständlich und auch ästhetisch ansprechend gestaltet sein • Material sollte möglichst vielseitig sein und alle Sinne ansprechen • Bei Herstellung der Materialien: Zusammenarbeit mit Kollegen, SchülerInnenn und Eltern • Gemeinsam mit SchülerInnen/Innen klaren Ordnungsrahmen schaffen (Ablage der Materialien, Ablauf der Arbeit an den Stationen, soziales Miteinander, konfliktfreies Arbeiten) • Stellung offener Aufgaben • Gut strukturiertes vielseitiges Lernangebot • Nicht glauben alles abprüfen zu müssen – in der Stationenarbeit geht es hauptsächlich darum, dass das sich das Lernen der SchülerInnen/Innen zunehmend selbstständiger und eigenständiger vollzieht Ablauf der Stationenarbeit • Hinführung zur Thematik Als erster Schritt ist es besonders wichtig, die SchülerInnen in einer Einführungsstunde an die gewünschte Thematik, in diesem Fall Europa, heranzuführen um ihnen daher den Einstig zu erleichtern. • Rundgang entlang der Stationen zur ersten Orientierung Als weitere Vorgangsweise empfiehlt es sich, den Kindern die angebotenen Stationen schrittweise zu zeigen und diese mit ihnen zu besprechen bzw. ihnen kurz zu erläutern. Jedoch sollte aus den Arbeitsanweisungen und Informationsblättern weitgehend ersichtlich sein, was sie zu tun haben. • Arbeit an den Stationen Dies ist nun der eigentliche Teil der Arbeit für die SchülerInnen. Hier soll so gut wie möglich selbständig in Einzel-, Partner- und/oder Gruppenarbeit gearbeitet werden. • Schlussgespräch, Präsentation der Ergebnisse Hier sind den Ideen des Lehrers keine Grenzen gesetzt. Wie jedoch das Wissen überprüft wird, sollte vorher mit den SchülerInnen im Detail besprochen werden, damit sie auch wissen was sie erwartet. Daniela Peter 9 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 4. Zeitplan Stundenthema: Erdbeben Zeit Zeit Sozialform Medien / Material Klasse Kärtchen für die Einteilung Einstiegsphase Begrüßung durch den Lehrer und die Schüler Aufbau der Stationenbetriebe Tische richtig hinstellen Anmerkung: Wenn möglich sollte dies bereits in der ca. 10 Pause stattfinden! Minuten Einteilung der Gruppen Erarbeitungs- u. Sicherungsphase Stationenbetrieb Die Schüler Erarbeiten selbständig die unterschiedlichen Stationen. Dabei sind Pflichtstationen und Freiwillige Stationen zu unterscheiden. Einzelarbeit Partnerarbeit Gruppenarbeit 100 Jede Station liegt in Minuten doppelter Form auf, damit reine es zu keinen Staus kommt. Arbeitszeit Daniela Peter 10 / 67 • Arbeitsblätter, Informationsblätter • Film • Internet und ca. 2 Computer sollten zur Verfügung stehen Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 5. Raumvoraussetzungen Ein mögliches Modell, wie in der Klasse die Lernstationen angeordnet werden können. C Station A Station B Station C O M P Station D Station A Station B U T E Station C Versuchsstation Station E Daniela Peter R Station D Lösungsstation 11 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 6. Themenanalyse Grundsätzlich unterscheidet man zwischen tektonischen Erdbeben, Erdbeben, die in Zusammenhang mit Vulkanismus auftreten und Erdbeben, die durch einstürzende unterirdische Hohlräume beispielsweise im Bergbau entstehen (Gebirgsschlag). Erdbeben entstehen durch dynamische Prozesse der Erde. Eine Folge davon ist die Plattentektonik, also die Bewegung der Lithosphärenplatten, welche die Erdkruste und den obersten Erdmantel umfassen. Vor tektonischen Beben entstehen gewaltige Spannungen in der Erdkruste, wenn sich die Platten bei ihrer Bewegung ineinander verhaken. Ist die Scherfestigkeit der Gesteine überschritten, entladen sich dann plötzlich diese Spannungen durch ruckartige Bewegungen der Erdkruste. Die Kruste kann sich horizontal und vertikal bewegen, wobei vor allem die horizontale Bewegung für Schäden an Gebäuden verantwortlich ist. Daniela Peter 12 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 7. Schlüsselbegriffe Hier sind einige Begriffe aufgelistet, die die Schüler/Innen nach dem Stationenlernen kennen und selbst definieren können sollen: Epizentrum: Punkt an der Erdoberfläche genau über dem Hypozentrum. Das Epizentrum wird durch die geographischen Koordinaten Längengrad und Breitengrad angegeben. Erdkruste: Oberster Bereich der Lithosphäre. Im Bereich der Kontinente 20-70 km und im Bereich der Ozeane etwa 10 km dicke oberste Erdschicht mit festen Gesteinen. Lithosphäre: Oberste, etwa 100 km dicke Schale der Erdkugel. Die Erdoberfläche besteht aus größeren und kleineren Platten. Diese haben sich im Laufe der Erdgeschichte gegeneinander verschoben und bewegen sich auch heute noch wenige Zentimeter pro Jahr. Magnitude: (Richter-Skala) logarithmisches Maß für die seismische Energie eines Erdbebens. Zur Bestimmung der Magnitude müssen die Bodenbewegungen als Seismogramme mit Seismometern gemessen werden. Eine Erhöhung der Magnitude um eine Einheit entspricht einer Vergrößerung der Bodenbewegung um den Faktor 10 und einer Erhöhung der Energie auf etwa das 30fache. P-Wellen: Am schnellsten laufende seismische Wellen, die bei einem Erdbeben erzeugt werden. Sie breiten sich im Erdinneren aus. P-Wellen werden auch als Longitudinalwellen bezeichnet. Seismizität: Erdbebenaktivität einer Region, zeitliche Verteilung und Stärke der Beben. Seismogramm: Mit einem Seismometer erstellte Abbildung des zeitabhängigen Verlaufs der Bodenbewegung an einem Stationspunkt während eines Erdbebens. Seismologie: Seismologie ist die Lehre von Erdbeben und der Entstehung und Ausbreitung seismischer Wellen durch und über die Erde. Ein Seismologe ist ein Wissenschaftler, der Erdbeben und seismische Wellen untersucht. Seismometer: Erdbebenmessgerät, das die Bodenbewegungen erfasst. Das physikalische Prinzip eines Seismometers ist das eines Pendels. S-Wellen: Nach den P-Wellen zweitschnellste Art seismischer Wellen. SWellen heißen auch Transversal- oder Scherwellen. Tektonik: Lehre vom Bau der Erdkruste und der Kräfte und Bewegung, die den Aufbau der Kruste verändern. Daniela Peter 13 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN PRAXIS Daniela Peter 14 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN 8. Stationenmaterial AUFBAU DER ERDE A Methodischer Hintergrund Station für 2-4 Kinder Typ: Lückentext, Kreuzworträtsel Arbeitszeit: 25 Minuten Grobziele Feinziele Sozialform Material Daniela Peter • Aufbau der Erde • Aufbau der Erde kennen lernen und definieren können • Einzelarbeit bzw. Partnerarbeit • Informationsblätter • Kreuzworträtsel • Grafik Beschriftung • Lösungsblätter an der Lösungsstation 15 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER SS 2008 ERDE A Arbeitsanweisung Aufbau der Erde Schau dir zuerst den Film „Unsere Erde“ von WAS IST WAS TV an (Ausschnitt Aufbau der Erde). Versuche dann die untenstehende Grafik zu beschriften. Aufgaben: 1. Welche Erdschicht liegt wo? Beschrifte die Grafik. 2. Welche Erdschichten sind flüssig? Male sie farbig an. Daniela Peter 16 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER SS 2008 ERDE A Arbeitsanweisung Kreuzworträtsel 1 2 3 4 5 6 7 8 Waagrecht 4 Der äußere Teil der Erdkugel besteht aus mehreren unterschiedlich großen ... 6 Gibt die Stärke von Erdbeben an 7 Befindet sich in der Mitte der Erdkugel 8 Dieses Gerät dient zur Aufzeichnung von Erdbeben Senkrecht 1 Mittlerer Teil der Erdkugel 2 Aufzeichnung eines Erdbebens mit Zickzacklinie 3 Äußerer Teil der Erdkugel 4 Hier gibt es die größte Zerstörung. Der gesuchte Ort liegt direkt über dem Erdbebenherd 5 Es folgt oft dem eigentlichen Erdbeben Daniela Peter 17 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER SS 2008 ERDE A Arbeitsanweisung Trage die fettgedruckten Begriffe aus dem Text an die richtige Stelle der Grafik ein. Erdkruste und Erdmantel Die Erdkruste ist die äußerste Schicht der Erde. Wie eine dünne feste Haut bedeckt sie den darunterliegenden Erdmantel. Sie wird in die kontinentale und ozeanische Kruste unterteilt. Beide unterscheiden sich deutlich in Dichte, Gesteinsvorkommen, Dicke sowie in Alter und Herkunft. Die ozeanische Kruste ist beispielsweise nirgendwo älter als 200 Millionen Jahre, die kontinentale Kruste hingegen trägt die ältesten Gesteine, die bisher gefunden wurden. Sie haben ein Alter von ungefähr vier Milliarden Jahren. Unter hohen Gebirgen erreicht die kontinentale Erdkruste die größte Mächtigkeit, in den unter den Weltmeeren liegenden ozeanischen Krustenbereichen ist die Erdkruste am dünnsten. Die Grenze zwischen Kruste und Erdmantel liegt zwischen zehn und 65 Kilometern unter der Erdoberfläche. Zusammen mit dem oberen Mantelbereich bildet die Erdkruste die feste Gesteinshülle der Erde, die Lithosphäre. Sie schwimmt auf der "Fließschicht" des Erdmantels, der Asthenosphäre. In der Asthenosphäre ist das Gestein teilsweise geschmolzen. In diesem Mantelbereich befindet sich der "Motor" für die Bewegung der Kontinentalplatten. Heiße Magmaströmungen, die sich im Mantel auf und ab bewegen, verschieben die Platten und sorgen für Vulkanismus, Erdbeben und Gebirgsbildungen. An den Mittelozeanischen Rücken reicht die Asthenosphäre bis an die Oberfläche, ihre Obergrenze liegt aber sonst zwischen 30 und 100 Kilometern Tiefe. Die Untergrenze der Asthenosphäre befindet sich in 200 Kilometer Tiefe. Daniela Peter 18 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER SS 2008 ERDE A Informationsblatt Aufbau der Erde Das Erdinnere Der Aufbau der Erde spielt für zahlreiche an der Erdoberfläche auftretenden Prozesse eine wichtige Rolle. So haben Vulkanismus, Erdmagnetismus und plattentektonische Vorgänge ihren Ursprung im Inneren der Erde. Da das Erdinnere nicht direkt erforscht werden kann, haben Wissenschaftler vor allem über die Ausbreitung von Erdbeben- und künstlich erzeugten Stoßwellen den inneren Aufbau der Erde enträtselt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Erde in mehrere Schalen gegliedert ist (Schalenmodell). Der Erdkern wird von einem Mantel und dieser wiederum von einer Kruste umgeben. Da innerhalb von Kern, Mantel und Kruste die physikalischen und chemischen (mineralischen) Eigenschaften stark variieren, werden sie jeweils noch weiter untergliedert. Die Temperatur- und Druckverhältnisse ändern sich von der Erdoberfläche zum Erdkern. Grundsätzlich steigen sie mit der Tiefe deutlich an, was in einigen Bereichen zum Aufschmelzen von Gesteinen führt. Für die obere Kruste gilt eine Temperaturerhöhung von zwei bis drei Grad Celsius auf 100 Meter Tiefe. Die Temperaturen steigen in Richtung des Erdmittelpunktes stetig aber weitaus langsamer als in der oberen Erdkruste an. Im Inneren der Erde liegen die Temperaturen wahrscheinlich zwischen 4000 und 5000 Grad Celsius. Der Aufbau der Erde. Die äußerste Schicht ist fest. Sie besteht aus einem Teil des oberen Erdmantels und aus der ozeanischen bzw. der kontinentalen Erdkruste und wird Lithosphäre genannt. Die Lithosphäre ist in Platten zerbrochen, die sich bewegen. Dabei verhaken sie sich, sodass eine Spannung aufgebaut wird, die sich in Form von Erdbeben entladen kann. Daniela Peter 19 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Die Schichten im Einzelnen Erdkruste Tiefe: 0 bis max. 65 km Zustand: Fest Temperatur: bis 1000 °C Die Erdkruste wird in die ozeanische und kontinentale Kruste unterteilt. Beide Bereiche unterscheiden sich in Dichte, Dicke Alter und Gesteinsinhalt voneinander. Oberer Erdmantel Tiefe: ~ 10 bis 700 km Zustand: Teilweise plastisch, fest Temperatur: ~ 1000 °C Der "Motor" für die Bewegungen der Erdplatten liegt im oberen Erdmantel. Unterer Erdmantel Tiefe: 700 bis 2900 km Zustand: Fest Temperatur: 1000 bis 3700 °C Äußerer Kern Tiefe: 2900 bis 5100 km Zustand: Flüssig Temperatur: 3700 bis 4300 °C Die Ursache für den Erdmagnetismus wird im äußeren Erdkern vermutet. Er besteht hauptsächlich aus geschmolzenem Eisen. Innerer Kern Tiefe: 5100 bis 6370 km Zustand: Fest Temperatur: ~ 4300 °C Der Innere Kern besteht zu über 75% aus Eisen Konvektion im Kochtopf Wenn Wasser in einem Kochtopf erhitzt wird, gerät das Wasser in Bewegung: Es beginnt zu aufzuwallen und zu brodeln. Woran liegt das? Schaltet man die Herdplatte ein, erwärmt sich zuerst das Wasser am Boden des Topfes. Es dehnt sich aus und seine Dichte verringert sich. Dadurch steigt es auf. Das Wasser an der Oberfläche ist kälter und dichter und sinkt deshalb nach unten. Dort wird es durch die Wärme der Herdplatte aufgeheizt und wird wieder leichter. Es entsteht eine Zirkulation aus aufsteigendem heißen Wasser und absinkendem kühleren Wasser. Dieser Prozess wird als Konvektion bezeichnet. kommt nicht nur bei, sondern auch in anderen Flüssigkeiten und Gasen vor. Um eine Konvektion handelt es sich immer dann, wenn Temperatur- und dadurch bedingt auch Dichteunterschiede zu Strömungen führen. Daniela Peter 20 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER ERDE A Lösungsblatt Kreuzworträtsel Waagrecht: 4 Erdplatten, 6 Richterskala, 7 Erdkern, 8 Seismograph. Senkrecht: 1 Erdmantel, 2 Seismogramm, 3 Erdkruste, 4 Epizentrum, 5 Nachbeben. Aufbau der Erde Daniela Peter 21 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN AUFBAU DER A Lösungsblatt Daniela Peter 22 / 67 ERDE SS 2008 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 PLATTENTEKTONIK B Methodischer Hintergrund Station für 2-4 Kinder Typ: Kreuzworträtsel Arbeitszeit: 25 Minuten Grobziele • Plattentektonik • Verstehen was Plattentektonik ist und wie dese funktioniert. Feinziele • Die Lage der Kontinente in der Erdgeschichte verstehen und mögliche Rückschlüsse ziehen können Sozialform Material Daniela Peter • Einzelarbeit • Informationsblätter • Grafikbeschriftung • Bastelarbeit • Lösungsblätter an der Lösungsstation 23 / 67 Unterrichtsgestaltung Stationenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 PLATTENTEKTONIK B Arbeitsanweisung Versuche mit Hilfe der unten angeführten Begriffe, die unterschiedlichen Platten zu beschriften. • • • • • • • • • • • • • • Nazca Platte Südamerikanische Platte Nordamerikanische Platte Juan-de-Fuca Platte Cocos Platte Karibische Platte Eurasische Platte Daniela Peter 24 / 67 Anatolische Platte Afrikanische Platte Somalische Platte Antarktische Platte Indisch-Australische Platte Philippinische Platte Arabische Platte Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 PLATTENTEKTONIK B Arbeitsanweisung Einleitung: Schon im 17. Jahrhundert fiel einem Wissenschaftler auf, dass die Küsten von Südamerika und Afrika ziemlich genau aneinander passen. Hingen die Kontinente etwa vor langer Zeit einmal zusammen? Alfred Wegener, ein deutscher Forscher, versuchte das zu beweisen. Er suchte nach Ähnlichkeiten auf den beiden Kontinenten... Aufgabe 1: Markiere auf dem Arbeitsblatt die Gletscherspuren, Gesteine gleichen Alters, gleich alte Gebirge und die Fossilienfunde mit verschiedenen Farben. Nutze dazu auch den Atlas und vergleiche! Aufgabe 2: Schneide den Kontinent Südamerika aus und schiebe ihn an Afrika heran. Beschreibe kurz, was dir auffällt? Aufgabe 3: Glaubst Du, dass Afrika und Südamerika einmal zusammenhingen? Begründe Deine Antwort mit Hilfe des Arbeitsblattes. Daniela Peter 25 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 PLATTENTEKTONIK B Informationsblatt Vulkane liegen in fast allen Fällen an Plattengrenzen. Diese Grenzen sind Nahtstellen der auseinander gebrochenen Erdkruste. Die einzelnen Erdkrustenteile (oder Platten) bewegen sich - wie ein Floß auf dem Wasser - auf dem Erdinneren. Dass sich die Platten wirklich bewegen kann man mit dem bloßen Auge nicht erkennen. Aber anhand von Spuren auf den Kontinenten, wie zum Beispiel bestimmten Fossilien, haben Wissenschaftler herausgefunden, wie sich die Erde im Laufe der Geschichte verändert hat. Daniela Peter 26 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Daniela Peter Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN 27 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Text zu den Einzelbildern: 1. Vor 320 Millionen Jahren gab es nur zwei Großkontinente: Laurussia und Gondwana. 2. Die Kontinente drifteten und schlossen sich vor 250 Millionen Jahren zu einem Superkontinent zusammen. Dieser Kontinent wird Pangaea genannt, was die "gesamte Erde" bedeutet. 3. 135 Millionen Jahre vor heute: Auch Pangaea begann wieder auseinander zu brechen. Das Tethys-Meer drang zwischen Laurasia und Gondwana ein, wobei Laurasia die nördlichen und Gondwana die südlichen Kontinente umfasste. Der Atlantik öffnete sich und die amerikanischen Kontinente, Eurasien und Afrika entfernten sich voneinander. 4. Vor 100 Millionen Jahren waren die Antarktis und Australien noch verbunden und der indische Kontinent war noch nicht mit dem eurasischen kollidiert. 5.+6. Auch heute noch sind die Erdteile in Bewegung und in 100 Millionen Jahren wird sich das Gesicht der Erde weiter verändert haben. Die Theorie der Plattentektonik Die Entwicklung der Theorie der Plattentektonik gehört zu den bahnbrechenden wissenschaftlichen Entdeckungen unseres Jahrhunderts. Was für die Physiker die Relativitätstheorie ist, ist für die Forscher, die sich mit den geologischen Vorgängen unserer Erde beschäftigen, die Theorie der Plattentektonik. Diese Theorie erklärt, warum in bestimmten Erdteilen Vulkane, Erdbeben, hohe Gebirge oder auch sehr tiefe Gräben in den Meeren auftreten. Ursache für diese Erscheinungen sind sich bewegende Erdkrustenplatten. Da sie auf dem Erdinneren schwimmen, stoßen sie aneinander, schieben sich aneinander vorbei oder sie entfernen sich voneinander. Wenn sie sich aneinander vorbeischieben, gibt es zum Beispiel Erdbeben. Stoßen sie zusammen, schiebt sich eine Platte unter die andere. Die untergetauchte Platte wird wegen der Hitze im Erdinneren aufgeschmolzen und es entstehen Vulkane. Woher weiß man, dass sich Kontinente bewegen? Schon im 17. Jahrhundert viel einem Wissenschaftler auf, dass die Küsten von Südamerika und Afrika ziemlich genau aneinander passen. Hingen die Kontinente etwa vor langer Zeit einmal zusammen? Alfred Wegener, ein deutscher Forscher, versuchte das zu beweisen. Er suchte nach Ähnlichkeiten auf den beiden Kontinenten… Und er wurde fündig: Es zeigte sich, dass es auf beiden Kontinenten gleich alte Gesteine und Gebirge, die gleichen Fossilien, Spuren von Gletschern und noch weitere Indizien gab. Wegener zeichnete seine gefundenen Spuren in eine Karte und schob dann Afrika an Südamerika heran. Die Spuren auf den weit voneinander entfernten Kontinenten passten fast genauso gut zusammen wie die Küsten. Indizien aber keine Beweise 1912 veröffentlichte Wegener seine Ergebnisse. Er war davon überzeugt, dass es vor sehr langer Zeit nur einen Riesen-Kontinent gab (Pangaea). Dieser sollte auseinander gebrochen sein und die Kontinente entfernten sich voneinander – er nannte diesen Vorgang Kontinentalverschiebung. Nur die wenigsten glaubten ihm. Seine Theorie wurde verworfen, da sich niemand vorstellen konnte, welche Kraft einen so riesigen Kontinent zerbrechen ließe und dann noch die Einzelteile über Tausende von Kilometern bewegen sollte. Erst etwa 50 Jahre später lieferten Wissenschaftler den Beweis für Wegeners Daniela Peter 28 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Annahmen. Sie fanden in der Mitte der Ozeane lange Risse, an denen Magma aus dem Inneren der Erde quillt: Die Mittelozeanischen Rücken. Das aufsteigende Magma wird dort zu Stein und die Kontinente werden nach rechts und links verschoben. Daniela Peter 29 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 PLATTENTEKTONIK B Lösungsblatt Aufgabe 2: Schneide den Kontinent Südamerika aus und schiebe ihn an Afrika heran. Beschreibe kurz, was dir auffällt? Sie passen sehr gut aneinander siehe Grafiken Informationsblatt; hier siehst du gut wieso dies der Fall ist. Auch die Indizienketten sind auf einander abgestimmt. Aufgabe 3: Glaubst Du, dass Afrika und Südamerika einmal zusammenhingen? Begründe Deine Antwort mit Hilfe des Arbeits- und Informationsblatt. Daniela Peter 30 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Methodischer Hintergrund Station für 2-4 Kinder Typ: Entstehung von Erdbeben verstehen Arbeitszeit: 25 Minuten Grobziele • Entstehung von Erdbeben • Die SchülerInnen sollen erkennen, wie ein Erdbeben entsteht Feinziele • Schlüsselbegriffe über Erdbeben verstehen lernen und in eigenen Worten definieren können Sozialform Material Daniela Peter • Partnerarbeit bzw. Gruppenarbeit • Informationsblätter • Rätsel • Interview • Film • Lösungsblätter an der Lösungsstation 31 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Arbeitsanweisung Löse das Rätsel Such die folgenden Wörter über das Thema „Erdbeben“ aus dem Rätsel heraus und fertige eine Liste mit den Wörtern, eine Erklärung! Beschreibe die Wörter danach kurz in eigenen Worten! Für die Erklärungen stehen dir das Informationsblatt und Internet zur Verfügung www.wikipedia.at Begriffe: Epizentrum Hypozentrum A E Q A Q P Ö P Z W V Q A J N Q M A I A W W F Z R F D S N W I T J E D J Q V C A L F Z F S P W S Y L I T H O S P Ä R E Y B S O S E S D I E D X W M Q U R N W S N M C V M P D R D Daniela Peter G E T G R E H S O Z K T F K W G U G G G T R H N Z H F D Z E P U E R D B E B E N H E R D Erdbebenherd J T U J T R S R Ü H L R C L E B R I V H L C K R I N Z F F T Ö K M T V Ö R N T T B J H G L U O B U T C G Ä I Z Z B Ü T J G U N U Y H Ö M P V J G N F N I U U H C Z U V D J I P J 32 / 67 Lithosphäre Ä Y Ü F H Y P O Z E N T R U M I F E I O O U Q W X C Ä ÖK R E G M H U R T C X H B W S O P A D A W O I G V O P D E X F K P P M Z E O P Magnitude E V L C K J Z S F D Ü J E U C L S G L K N L R B J V L I G Z W E Ö M R Z B Ö W Z E J T K T E K T O N I K H E V W E L L E N U T L R N Tektonik Z N H A N K G Z U J N K I M O P S W E G U V T M G Q O L L U N M K I D E W S A V G T M H Unterrichtsgestaltung Zunegg Begriffe Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN Erklärung Epizentrum Magnitude Hypozentrum Lithosphäre Tektonik Daniela Peter 33 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Arbeitsanweisung Schau dir auf dem Film „Die Erde“ von WAS IST WAS TV die Sequenz Erdbeben an. Schreibe drei Punkte auf, die dir wichtig erscheinen. Ließ nun das Interview von Miho genau durch und besprich den Film sowie das Interview in deiner Gruppe. • Was wurde im Film über die Zerstörung von Erdbeben gesagt? • Wie Entstehen solche Erdbeben? • Warum ist das Gebiet in dem Miho lebt so gefährdet? Interview mit Miho aus Tokyo Miho ist eine Schülerin in einer High School und lebt mit ihrer Mutter und 2 Brüdern in der nähe von Tokyo in Hayama. Sie mag die englische Sprache sehr und möchte später mal in Europa, wahrscheinlich Österreich, mal studieren. Wir sprachen mit ihr auf dem Weg zu einem Vulkangebiet ungefähr 70 km südwestlich von Tokyo.. Reporter: Miho, du lebst in Japan wo es doch sehr oft Erdbeben gibt. Hast du schon einmal ein Erdbeben selbst miterlebt? Miho: Ich fahre jeden Tag ungefähr 30 Minuten mit dem Zug zu meiner Schule. Manchmal passiert, dass der Zug für ein paar Minuten anhält. Durch die Lautsprecher wird uns dann mitgeteilt, dass gerade ein Erdbeben war und dass deshalb eine Sicherheitskontrolle beim Zug durchgeführt werden muss. Nach zirka 5 Minuten geht dann die Fahrt aber auch schon wieder weiter. Dies passierte mir sogar 2-mal in einem Jahr. Jedoch leichte Erdbeben passieren sehr oft und diese habe ich auch schon selbst zu Hause oder in der Schule miterlebt. R: Was machst du wenn gerade ein Erdbeben passiert? M: Wenn ich ein Erdbeben spüre, rate ich mit meiner Mutter und meinem Bruder wie Stark es war. Dann machen wir für gewöhnlich den Fernseher an um Informationen über das Epizentrum, die Stärke und das Ausmaß zu bekommen. Es ist auch wichtig für mich abzuklären, ob meinen Freunden und Verwandten auch nichts passiert ist. Die seismologische Intensität eines Erdbebens gibt uns Auskunft über die Gefährlichkeit und die Stärke. Wenn es Stufe 3 erreicht, dann können Daniela Peter 34 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 wir es richtig spüren und wenn es sogar Stufe 5 auf der Richterskala erreicht hat, dann wird es wirklich gefährlich. Ich selber habe erst Erdbeben mit der Stärke 3 oder 4 erlebt. Gott sei dank! Aber bis vor einigen Jahren haben die Mitarbeiter des Meteorologischen Dienste nur mit ihrem Empfinden geschätzt jedoch heute stehen dafür technische Geräte zur Verfügung z.B. ein Seismograph. . R: Kennst du jemanden, der wegen einem Erdbeben in Gefahr war? M: Letztes Jahr traf ich ein Mädchen im Zug auf dem Weg zu meiner Schule. Sie besucht dieselbe Schule wie ich. Ich kannte sie, weil sie eine Freundin von mir ist. Sie erzählte mir dass sie ein starkes Erdbeben 1995 miterleben musste, als sie noch im Westen von Japan in Hyogo lebte. Es war am 17. Jänner um 05:46. R: Was ist dort genau passiert? M: Sie war noch im Bett als plötzlich der Fernseher durch den Raum flog. Damals war sie erst 7 oder 8 Jahre alt. Wie auch immer, bis heute hat sie große Angst vor Erdbeben, dass sie nie mehr ohne Trillerpfeife aus dem Haus geht. Sie nimmt sie sogar mit ins Bett. Sie macht dass, falls die Wände einstürzen und sie darunter begraben wird, sie sich auch bei der Rettungsmannschaft bemerkbar machen kann. Dieses Erdbeben hatte eine Stärke von 7,2 auf der Richterskala. 6300 Menschen starben und 43.000 waren schwer verletzt. Es war das schlimmste Erdbeben in der Gegend seit 1923. R: Danke für deine Ausführlichen Erzählungen und Erlebnisse. M: Gern geschehen. Daniela Peter 35 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Informationsblatt Erdbeben treten auf, wenn sich Spannungen in der Lithosphäre entladen. Diese Spannungen entstehen dadurch, dass die Lithosphärenplatten sich an ihren Grenzflächen relativ zueinander verschieben und sich dabei wie Puzzleteile verhaken. Mit der Zeit wird der Druck so groß, dass Teile sich verbiegen oder abbrechen. Die Verhakung löst sich plötzlich, und die Lithosphärenplatten gleiten mit einem Ruck aneinander vorbei bis sie sich erneut verhaken. Dabei entstehen Erschütterungen bzw. Schwingungen in der Lithosphäre, die sich in Form von Erdbebenwellen (seismische Wellen) im Erdinneren ausbreiten. Der Erdbebenherd, auch Hypozentrum genannt, ist die Stelle im Erdinneren, an der die Spannung, die sich an den Lithosphärenplatten aufgebaut hat, gelöst wird. An der Oberfläche direkt über dem Erdbebenherd befindet sich das Epizentrum, der Ort, an dem die Zerstörungen beim Auftreten eines Erdbebens am größten sind. Weitere Ursachen für die Entstehung von seismischen Wellen sind Sprengungen und das Einstürzen von Hohlräumen (zum Beispiel durch das Abfließen von Magma bei einem Vulkanausbruch unter einem Vulkan, oder durch Bergbau). Modellvorstellung zur Entstehung von Erdbeben (nach PRESS und SIEVER 1995). Erdbeben treten auf, wenn sich Spannungen in der Lithosphäre entladen. Die Spannung baut sich auf, weil sich Lithosphärenplatten aufgrund der Rauhigkeit der Gesteine verhaken. Schließlich ist der Druck so groß, dass die Lithosphärenplatten mit einem Ruck aneinander vorbeigleiten. Es breiten sich Erdbebenwellen aus. Daniela Peter 36 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Die meisten Erdbeben entstehen tief im Innern der Erde. Dort gibt es kein hartes Gestein, sondern nur glühend heißes Gestein oder Metall, das flüssig ist. Die Erdkruste, also der äußere Mantel der Erde, auf dem wir leben, ist verhältnismäßig dünn (nur 100 km). Sie kann dem inneren Druck, den die glühende Magma an manchen Stellen ausübt, nicht immer standhalten. Die Folge: Es bilden sich Risse oder Brüche. Entlang dieser Brüche (man nennt sie auch Verwerfungen) verschieben sich die einzelnen Gesteinsschichten und reiben aneinander. Durch die Reibung entstehen Wellen, die sich nach allen Seiten ausbreiten. Sie erschüttern das Gestein, das dabei vor und zurück geschoben wird (so ähnlich wie wenn eine Lokomotive ihren ersten Waggon anstößt). Wenn die erste Welle (die Primärwelle) die Erdoberfläche erreicht, heißt es nur noch in Deckung gehen und sich vor einstürzenden Teilen in Sicherheit bringen. Weglaufen hat keinen Zweck, denn die Wellen sind sehr schnell. Die erste Welle bewegt sich mit 8 Kilometern pro Sekunde. Was sind seismische Wellen? Seismische Wellen sind Wellen von Energie, die durch einen plötzlichen Bruch von Gesteinen in der Erde oder Explosionen freigesetzt wird, und welche sich dann in der Erde ausbreitet. Die sie begleitenden Bodenbewegungen können mit Seismometern gemessen werden. Daniela Peter 37 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Lösungsblatt Rätsel E P I Z E L I T H O S P Ä R E M Daniela Peter A G N E R D B E B E N H E R D T R U T E K T O N I K M H Y P O Z E N T R U M I T U D E H Y P O 38 / 67 Z E N T R U M Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN ENTSTEHUNG VON SS 2008 ERDBEBEN C Lösungsblatt Begriffsdefinition Begriffe Erklärung Epizentrum Punkt an der Erdoberfläche genau über dem Hypozentrum. Das Epizentrum wird durch die geographischen Koordinaten Längengrad und Breitengrad angegeben Magnitude Tektonik Lithosphäre Hypozentrum Daniela Peter (Richter-Skala) logarithmisches Maß für die seismische Energie eines Erdbebens. Zur Bestimmung der Magnitude müssen die Bodenbewegungen als Seismogramme mit Seismometern gemessen werden. Eine Erhöhung der Magnitude um eine Einheit entspricht einer Vergrößerung der Bodenbewegung um den Faktor 10 und einer Erhöhung der Energie auf etwa das 30fache. Lehre vom Bau der Erdkruste und der Kräfte und Bewegung, die den Aufbau der Kruste verändern. Oberste, etwa 100 km dicke Schale der Erdkugel. Die Erdoberfläche besteht aus größeren und kleineren Platten. Diese haben sich im Laufe der Erdgeschichte gegeneinander verschoben und bewegen sich auch heute noch wenige Zentimeter pro Jahr. ist der Punkt, von dem ein Erdbeben ausgeht. Es ist charakterisiert durch das Epizentrum und seine Tiefe unter der Erdoberfläche. Das Hypozentrum ist der Punkt von wo aus das Erdbeben ausgeht, entspricht also der Bruchfläche. Das Epizentrum ist hingegen dessen senkrechte Projektion auf die Erdoberfläche. 39 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON ERDBEBEN D Methodischer Hintergrund Station für 2-4 Kinder Typ: Lückentext Arbeitszeit: 25 Minuten Grobziele • Wie können Erdbeben gemessen werden • Messung von Erdbeben Feinziele • Begriffe, die mit der Erdbebendefinierung im Zusammenhang stehen erklären können Sozialform Material Daniela Peter • Einzelarbeit bzw. Partnerarbeit • Lückentext • Lösungsblätter an der Lösungsstation 40 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Arbeitsanweisung Setze die folgenden Begriffe in die Lücken ein: Messgeräte – Epizentrum – Richter- – Beobachtung - Magnitude – Bevölkerungsdichte –Energiemengen – Hypozentrum (2mal) – Intensität – verschieben – Bauweise – Mercalli—Energie Bei einem Erdbeben _________________ sich zwei Teile der Erdkruste gegeneinander. Dies geschieht so ruckartig, dass dabei gewaltige ______________________ freigesetzt werden. Der Ort, wo dies passiert, liegt tief unten in der Erdkruste. Er wird in der Fachsprache als ___________________ bezeichnet. Direkt über diesem Punkt treten an der Erdoberfläche die größten Zerstörungen auf. Man nennt diese Stelle __________________. Hier treffen die Erdbebenwellen, die sich vom ____________________ in alle Richtungen ausbreiten, am schnellsten ein. Es gibt zwei gebräuchliche Erdbebenskalen: Die eine Einteilung heißt ______________ Skala. Sie beschreibt die Auswirkungen und Schäden, des Erdbebens an einem Ort. Dabei kommt es darauf an, wie weit eine Stadt vom Epizentrum entfernt ist. Neben der ___________________________ einer Gegend spielt auch die ___________________ der Häuser eine wichtige Rolle. Die zwölf Stufen dieser Skala beschreiben die _____________________ eines Erdbebens. Die Stufen der ______________-Skala geben die Stärke der Erschütterung an. Sie sagen aus, wie viel _______________ das Erdbeben freigesetzt hat. Es kommt hier also nicht darauf an, wie viele Menschen zu Schaden kommen. Die Fachleute bezeichnen die Stufen dieser Skala mit dem Begriff _________________. Mit diesem Wert ist immer die Erdbebenstärke am Epizentrum gemeint. Um die Magnitude zu messen, braucht es empfindliche ____________________. Die Intensität eines Erdbebens kann hingegen mit menschlicher ___________________ bestimmt werden. Daniela Peter 41 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Arbeitsanweisung Mercalli-Skala Die Mercalli-Skala richtet sich nach den Auswirkungen von Erdbeben, die man ohne moderne Geräte spüren oder sehen kann. Versuche, die sieben aufgeführten Stufen in die richtige Reihenfolge zu bringen (Nummern von 1 bis 7; Beginn mit der kleinsten Intensität). _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ Risse im Verputz, Spalten in den Wänden und Schornsteinen vereinzelt von ruhenden Personen wahrgenommen Einstürze bei vielen Gebäuden, Spalten im Boden von vielen wahrgenommen, Geschirr und Fenster klirren hängende Gegenstände pendeln, Schlafende erwachen starke Veränderungen der Erdoberfläche, alle Häuser zerstört an einigen Bauten stürzen Wände und Dächer ein Richter-Skala Reihe die Erdbebenstärken vom geringsten bis zum schwersten Erdbeben und versuche die Stärken von 2 bis 10 zuzuordnen • Ernste Schäden bei schwach gebauten Gebäuden in kleinen Regionen. Maximal leichte Schäden an gut gebauten Gebäuden. • Zerstörung über weite Gebiete. • Zerstörung im Umkreis von bis zu 70 Kilometern. • Sichtbares Bewegen von Zimmergegenständen, Erschütterungsgeräusche. Meist keine Schäden. • Oft spürbar, Schäden jedoch sehr selten • Zerstörung in Bereichen von tausenden Kilometern. • Niemals registriert; siehe unten vergleichbares Energieäquivalent. • Zerstörung in Bereichen von einigen hundert Kilometern • Mikroerdbeben, nicht spürbar. • Generell nicht spürbar, jedoch gemessen Daniela Peter 42 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON ERDBEBEN D Arbeitsanweisung Richter Magnituden Weniger als 2.0 Einteilung der Erdbebenstärke Mikro 2.0-2.9 Extrem leicht 3.0-3.9 Sehr leicht 4.0-4.9 Leicht 5.0-5.9 Mittel 6.0-6.9 Stark 7.0-7.9 Groß 8.0-8.9 Sehr groß 9.0-9.9 Extrem groß 10.0+ Globale Katastrophe Daniela Peter Erdbebenauswirkungen 43 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON ERDBEBEN D Arbeitsanweisung Wellenarten Versuche mit Hilfe des Informationsblattes die Wellen zu bestimmen. • P-Wellen • S-Wellen • Oberflächenwellen Daniela Peter 44 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Informationsblatt Erdbebenmessung Erdbeben werden mit Seismografen gemessen. Ein Seismograf registriert Bodenerschütterungen, die von Erdbeben verursacht werden. In das Gerät ist eine träge Masse so ein gebaut, dass sie bei Erschütterungen nicht mit den anderen Teilen des Seismografen mitschwingt. An der trägen Masse ist ein Stift befestigt, der in ruhigem Zustand an eine Papierrolle angelehnt ist. Bei Erschütterungen bewegt sich der Stift aufgrund der trägen Bewegung der Masse relativ zur Papierrolle und zeichnet ein Seismogramm auf Sicher hast du schon mal in Zusammenhang mit einem Erdbeben gehört, dass es zum Beispiel die Stärke 6 auf der "Richter-Skala" erreicht hat. Seit ungefähr 100 Jahren kann man die Energieschwingungen, die ein Erdbeben erzeugt, auch mit Instrumenten aufzeichnen. Man nennt so ein Instrument Seismograph und das, was er aufzeichnet, das Seismogramm. Mit einem Seismogramm kann man mittlerweile sehr genau bestimmen, wo der Erdbebenherd (das Zentrum des Erdbebens) sitzt und wie die Risse und Brüche in der Erdkruste verlaufen. Charles Richter hat etwa um 1930 in Kalifornien zum ersten Mal die Energie, die die Erdbebenschwingungen erzeugen, gemessen und Magnituden genannt. Die Magnituden hat er aufgezeichnet und von 1 bis oben offen eingeteilt. Diese Einteilung wird seitdem als die „Richter-Skala“ bezeichnet. Erdbeben mit der Magnitude 1 bis 5 sind unerheblich und richten kaum Schaden an. Schlimm wird es ab der Stärke 6, es hat aber noch kein Erdbeben gegeben, das eine Magnitude über 9 hatte. Das Erdbeben in Indien im Januar hatte die Stärke 7,1. Das stärkste je gemessene Beben auf der Erde erreichte 8,6. Richterskala Diese Skala reicht von 0 bis 12 und jede Zahl bezeichnet eine Bebenstärke, die zehnmal so hoch ist wie bei der nächstniedrigen Zahl. Die bislang höchsten gemessenen Werte lagen zwischen acht und neun auf der Richter-Skala. Dabei macht die Stärke eines Bebens nicht zwangsläufig auch Aussagen über die Folgen der Zerstörung. Je nach der Art des Bodens, hat ein Erdbeben unterschiedlich schwere Folgen. Wenn das Fundament eines Gebäudes auf eher weichem Boden steht, ist die Gefahr, dass es einstürzt wesentlich größer, als wenn es auf einem harten und festen Untergrund errichtet ist. Mit der Richter-Skala lässt sich nämlich nur die Stärke des Erdbebens beschreiben, nicht aber seine zerstörende Wirkung. So kann ein Erdbeben der Stärke 7 in unbewohnten Gebieten kaum Zerstörungen hervorrufen, während ein zehnfach schwächeres Beben der Stärke 6 unmittelbar unter einer Großstadt zu schwersten Zerstörungen führt. Daniela Peter 45 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Mercalli-Skala Daher verwenden Seismologen für die Stärke eines Erdbebens, als Ausdruck seiner zerstörerischen Auswirkungen, die abgewandelte Mercalli-Skala. Die Werte dieser Skala reichen von 1 bis 12 und beruhen auf statistisch ausgewerteten Geländebeobachtungen. Eine Stärke von 1 bedeutet, dass die Erschütterungen nicht bemerkbar sind und nur von Seismographen registriert worden sind. Eine Stärke von 12 bedeutet völlige Zerstörung. Erdbeben und Wellen Hinweise auf frühe Seismografen gibt es schon aus dem 2. Jahrhundert vor Christus aus China. Messsysteme, die Erdbeben systematisch aufzeichnen können, wurden etwa ab 1930 großräumig aufgestellt. Mit Seismografen lassen sich sogar Vulkanausbrüche nachweisen. Ein technologischer Fortschritt erfolgte nach 1945 als man erkannte, dass auch Atombombentests mit den Seismografen überwacht werden können. Heutzutage gibt es ein weltumspannendes Seismografennetz, dessen Messwerte im Internet erhältlich sind. Die Stärke von Erdbeben wird in Magnitude und Intensität angegeben. P-Welle: Schnellste Erdbebenwelle ca. 6 km/s ca. 6 km/s ca. 6 km/s S-Welle: Langsamer ca.3,5 km/s Oberflächenwellen: Am langsamsten. Größte Schäden, weil sich die Wellen an der Erdoberfläche ausbreiten. ca. 2,5 km/s Daniela Peter 46 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Daniela Peter Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN 47 / 67 SS 2008 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Lösungsblatt Lückentext Bei einem Erdbeben verschieben sich zwei Teile der Erdkruste gegeneinander. Dies geschieht so ruckartig, dass dabei gewaltige Energiemengen freigesetzt werden. Der Ort, wo dies passiert, liegt tief unten in der Erdkruste. Er wird in der Fachsprache als Hypozentrum bezeichnet. Direkt über diesem Punkt treten an der Erdoberfläche die größten Zerstörungen auf. Man nennt diese Stelle Epizentrum. Hier treffen die Erdbebenwellen, die sich vom Hypozentrum in alle Richtungen ausbreiten, am schnellsten ein. Es gibt zwei gebräuchliche Erdbebenskalen: Die eine Einteilung heißt Mercalli-Skala. Sie beschreibt die Auswirkungen und Schäden, des Erdbebens an einem Ort. Dabei kommt es darauf an, wie weit eine Stadt vom Epizentrum entfernt ist. Neben der Bevölkerungsdichte einer Gegend spielt auch die Bauweise der Häuser eine wichtige Rolle. Die zwölf Stufen dieser Skala beschreiben die Intensität eines Erdbebens. Die Stufen der Richter-Skala geben die Stärke der Erschütterung an. Sie sagen aus, wie viel Energie das Erdbeben freigesetzt hat. Es kommt hier also nicht darauf an, wie viele Menschen zu Schaden kommen. Die Fachleute bezeichnen die Stufen dieser Skala mit dem Begriff Magnitude. Mit diesem Wert ist immer die Erdbebenstärke am Epizentrum gemeint. Um die Magnitude zu messen, braucht es empfindliche Messgeräte. Die Intensität eines Erdbebens kann hingegen mit menschlicher Beobachtung bestimmt werden. Mercalli-Skala Die Mercalli-Skala richtet sich nach den Auswirkungen von Erdbeben, die man ohne moderne Geräte spüren oder sehen kann. Versuche, die sieben aufgeführten Stufen in die richtige Reihenfolge zu bringen (Nummern von 1 bis 7; Beginn mit der kleinsten Intensität). 4 Risse im Verputz, Spalten in den Wänden und Schornsteinen 1 vereinzelt von ruhenden Personen wahrgenommen 6 Einstürze bei vielen Gebäuden, Spalten im Boden 2 von vielen wahrgenommen, Geschirr und Fenster klirren 3 hängende Gegenstände pendeln, Schlafende erwachen 7 starke Veränderungen der Erdoberfläche, alle Häuser zerstört 5 an einigen Bauten stürzen Wände und Dächer ein Daniela Peter 48 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Lösungsblatt Richterskala Richter Magnituden Einteilung der Erdbebenstärke Weniger als 2.0 Mikro Erdbebenauswirkungen Mikroerdbeben, nicht spürbar. 2.0-2.9 Extrem leicht Generell nicht spürbar, jedoch gemessen. 3.0-3.9 Sehr leicht Oft spürbar, Schäden jedoch sehr selten . 4.0-4.9 Leicht Sichtbares Bewegen von Zimmergegenständen, Erschütterungsgeräusche. Meist keine Schäden. 5.0-5.9 Mittel Ernste Schäden bei schwach gebauten Gebäuden in kleinen Regionen. Maximal leichte Schäden an gut gebauten Gebäuden. 6.0-6.9 Stark Zerstörung im Umkreis von bis zu 70 Kilometern. 7.0-7.9 Groß Zerstörung über weite Gebiete. 8.0-8.9 Sehr groß 9.0-9.9 Extrem groß 10.0+ Globale Katastrophe Daniela Peter Zerstörung in Bereichen von einigen hundert Kilometern Zerstörung in Bereichen von tausenden Kilometern. Niemals registriert; siehe unten vergleichbares Energieäquivalent. 49 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN MESSUNG VON SS 2008 ERDBEBEN D Lösungsblatt Interpretation Seismograph P-Wellen Oberflächenwellen S-Wellen Daniela Peter 50 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Methodischer Hintergrund Station für 2-4 Kinder Typ: Versuchsstation, Textverständnis Arbeitszeit: 30 Minuten Grobziele: • Erdbeben verstehen lernen • Gemeinsam ein Versuch nachmachen um somit die Entstehung von Erdbeben besser zu Feinziele: verstehen • Texte und Interviews durchlesen und verstehen lernen Textarbeit Sozialform Material: Daniela Peter • Einzelarbeit bzw. Partnerarbeit • Informationsblätter • Interview • Versuchsaufbau • Lösungsblätter an der Lösungsstation 51 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Arbeitsanweisung Versuche aus folgendem Interview die wichtigsten Aussagen herauszufinden: 1. Haben sich Erdbeben in den letzten Jahren gehäuft? Wenn ja, warum= 2. Warum gibt es in Erdbebenregionen so viele Todesopfer? 3. Können Erdbeben vorhergesagt werden? 4. Gibt es in Deutschland auch Erdbeben? Wenn ja, welche Auswirkungen haben diese? 5. Wie sollte man sich bei einem Erdbeben verhalten? Frage Nr. Deine Antwort 1 2 3 4 5 Daniela Peter 52 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Interview mit dem Geophysiker und Erdbebenforscher Dr. Bodo Baier Zum Thema Erdbeben haben wir diesmal einen richtigen Erdbebenforscher befragt. Hier die Fragen und seine Antworten: Wenn man die Medienberichte über Erdbeben der vergangenen Jahre verfolgt hat, erhält man den Eindruck, dass Erdbeben scheinbar zunehmen. Täuscht dieser Eindruck? Dr. Baier: "Ja, statistisch ist die Zahl der Beben Weltweit annähernd gleich geblieben." Warum gibt es in Erdbebenregionen wie der Türkei oder beispielsweise Mexiko immer wieder zahlreiche Todesopfer? Hat die Bauweise oder gar Unwissenheit etwas damit zu tun? Dr. Baier: "Schlechte Bauweise, keine oder nur unzureichende Bauüberwachung sind ein Grund für die hohen Opferzahlen und großen Zerstörungen. Aber auch durch die dichte Besiedelung dieser Regionen kommt es zu einer hohen Zahl an Opfern." Japan gilt als eines der führenden Länder in der Erdbebenforschung. Trotzdem kam es beim Erdbeben von Kobe 1995 zu starken Zerstörungen auch an modernen Bauwerken. Hat man da etwas übersehen? Dr. Baier: "Soweit ich weiß, sind die neueren Häuser nicht zusammengebrochen. Die berühmt gewordene Autobahn oder Schnellstraße dagegen ja. Also haben ganz offensichtlich die Bauingenieure das Bauwerk nicht richtig ausgelegt. Oder man ist von falschen Voraussetzungen ausgegangen, dass heißt das zu erwartende Beben kleiner eingeschätzt. Das müsste man in japanischen Berichten nachlesen." Es geistern immer wieder Meldungen durch die Medien, dass Erdbeben vorhergesagt werden könnten, zum Teil mit Angabe des Datums und des Wochentags. Nur die Uhrzeit fehlt. Was halten Sie von solchen Vorhersagen? Dr. Baier: "Vorhersagen sind in diesem Sinne zurzeit nicht machbar. Man kann Regionen benennen, in denen Beben mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten, die Region etwas eingrenzen. Den genauen Ort, die Zeit und Stärke eines Bebens vorhersagen, das geht jedoch nicht. Berichte in der Presse darüber sind Zufallstreffer der Vorhersager oder verfälschte Meldungen. Auch in Deutschland gibt es Erdbebengebiete. Sind hier ebenfalls schwere Beben mit katastrophalen Schäden möglich? Dr. Baier: "Erdbeben mit Schäden sind durchaus möglich. Katastrophale Schäden sind eher unwahrscheinlich, aber nicht völlig auszuschließen." Gibt es bei uns Vorsorgemaßnahmen? Daniela Peter 53 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Dr. Baier: "Ja, vorbeugende Maßnahmen. Dazu zählen eine solide Bauausführung und die Überwachung durch die Aufsichtsämter. Öffentliche Gebäude unterliegen besonders strengen Richtlinien." Auch leichtere Beben können Schäden an Bauwerken bewirken. Was kann man im Falle eines einsetzenden Erdbebens tun? Wo ist der sicherste Ort im Haus. Dr. Baier: "Generell ist der sicherste Ort bei einem Erdbeben im Freien. Wenn das nicht machbar ist, sollte man unter einen stabilen Tisch oder unter einen Türrahmen flüchten." Glauben sie an die von Laien oft vertretene Meinung, dass Tiere bevorstehende Erdbeben bemerken? Dr. Baier: "Es wird sehr häufig darüber berichtet. Es ist auch schon viel darüber geschrieben worden. Ich denke, es könnte etwas dran sein." Was sind die neuesten Entwicklungen und Erkenntnisse in der Erdbebenforschung? Dr. Baier: Ernüchterung! Man sieht zurzeit keine Möglichkeit eine konkrete Vorhersage zu machen, daher wird großer Wert die vorbeugenden Schutzmaßnahmen gelegt. Die Seismologen arbeiten dennoch hoffnungsvoll weiter und suchen nach neuen Erkenntnissen. Daniela Peter 54 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Arbeitsanweisung Macht gemeinsam die folgenden Versuche: 1. Lass Platten gleiten Du brauchst: Zwei Hocker, zwei Papierbogen, Bauklötze, die Kontinente darstellen. Lege auf jeden Hocker einen Papierbogen und darauf einen Bauklotz als Kontinent. Stelle die Stühle so dicht nebeneinander, dass sich die Bogen gerade noch bewegen lassen und drücke sie in der Lücke zwischen den Stühlen nach oben. Dabei kannst Du Dir vorstellen, wie zwei Platten sich voneinander weg bewegen. Kontinente entfernen sich dabei voneinander, wie beispielsweise Europa und Amerika etwa zwei Zentimeter pro Jahr. Platten stoßen auch zusammen. Ziehe die Bogen dazu zwischen den Stühlen nach unten. Irgendwann treffen die "Kontinente" auf Deinen Matten aufeinander. So entfernte Indien sich von Afrika und stieß auf Asien. Dabei entstand auch der gewaltige Himalaja. 2. Erdbebenwellen Du brauchst: Ein paar Freunde, ein Seil, einen Stuhl oder Tisch und Bauklötze. Wenn sich Gestein bei einem Erdbeben plötzlich verschiebt, breiten sich von diesem so genannten Erdbebenherd nach allen Seiten Erdbebenwellen aus. An einem Ort, der von einem Erdbeben bedroht wird, treffen zwei Arten von Erdbebenwellen ein: Raumwellen und Oberflächenwellen. Schau dir auf folgender Homepage den kleinen Film an: http://www.planetwissen.de/pw/Artikel,,,,,,,E9795625164F312EE0340003BA5E0905,,,,,,,,,,,,,,,.ht m l Hier gibt’s Informationen über richtiges Verhalten bei Erd beben Daniela Peter 55 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Arbeitsanweisung Lies dir den Text genau durch und versuche die unten stehenden Fragen zu beantworten. Du kannst auch das Internet dazu verwenden! In der Knautschzone des Planeten Aus Die ZEIT Nr. 23, 1. Juni 2006, S. 54 Java ist ein Kind der Unruhe. Vulkane haben das zweitgrößte Eiland Indonesiens geschaffen; es zählt 38 Feuerberge, einige erloschen, andere aktiv. Aus dem Weltall betrachtet, sehen die Nachbarinseln Java und Sumatra aus wie ein Bumerang – sie bilden exakt die Form der im Untergrund abtauchenden Erdplatte nach. Dort, in der Knautschzone zweier Platten des irdischen Mantels, liegt die Ursache für das stete Risiko, dem die Menschen auf Java ausgesetzt sind. Am 27. Mai dieses Jahres bebte um 5.54 Uhr die Erde mit einer Stärke von 6,3 auf der Richter-Skala - mehr als 5000 Menschen starben. An Weihnachten 2004 ereignete sich vor der Küste Sumatras jenes gigantische Seebeben, das einen verheerenden Tsunami auslöste. Man muss in der Erdgeschichte 140 Millionen Jahre zurückgehen, um zu verstehen, was die Region so häufig erschüttern lässt. Auf der irdischen Südhalbkugel brach damals der Urkontinent Gondwana auseinander. Ein Bruchstück bewegt sich seither nach Norden: die Indisch-Australische Platte. Sie kollidierte mit Eurasien. Als Folge dieses Crashs türmt sich seit 20 Millionen Jahren der Himalaya auf. In der Zone entlang der indonesischen Inseln sehen die Folgen anders aus. Dort schiebt sich die ozeanische Gesteinskruste mit einer Geschwindigkeit von sechs Zentimetern pro Jahr knirschend unter den Kontinent. Immer wieder verhaken sich in dieser Subduktionszone die Platten ineinander - Energie wird aufgestaut. Ruckartig löst sich die Blockade auf, und innerhalb von Sekundenbruchteilen werden Milliarden Tonnen Gestein mehrere Meter weit gegeneinander verschoben. Im Dezember 2004 senkte sich der Untergrund auf einer Strecke von rund tausend Kilometern blitzartig um zehn Meter. Das darüber liegende Wasser folgte schwappend der Bewegung, die Flutwelle war unterwegs. Das jüngste schwere Beben, dessen Epizentrum 40 Kilometer südlich der Stadt Yogyakarta lag, war genauso eine Folge des plattentektonischen Geknirschs im Untergrund wie sämtliche Verheerungen des gefährlichsten Vulkans in der Region, des Merapi. Dieser droht seit Wochen auszubrechen; und nach dem Erdbeben am Sonntag spuckte er - so, als schickte er eine neuerliche Drohung - umgehend eine dreieinhalb Kilometer hohe Gasund Aschewolke in den Himmel. Der prekäre Untergrund, auf dem die fruchtbaren und daher bevölkerungsreichen Inseln liegen, machen Indonesien zu einem der wenigen Staaten, in denen die größte Gefahr nicht von Wetterkapriolen (vom Wetter verursachte Katastrophen) sondern von geologisch verursachten Naturkatastrophen ausgeht. Nach den Zahlen einer umfassenden Datenbank der UN waren Unwetter und Dürren die Ursache für drei Viertel aller in den vergangenen Daniela Peter 56 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 einhundert Jahren weltweit registrierten Naturkatastrophen. Erdbeben, Tsunamis und Vulkanausbrüche machten dagegen zusammen nur elf Prozent aus. In Indonesien ist die Situation genau umgekehrt. Tropische Stürme und Dürren gibt es hier kaum, zusammen waren sie nur für sechs Prozent aller Naturkatastrophenopfer der letzten einhundert Jahre verantwortlich. Die geologischen Ursachen überwogen bei weitem - selbst dann, wenn die rund 150 000 Toten der Tsunami-Katastrophe in der Statistik nicht berücksichtigt würden. Im Unterschied zu Wirbelstürmen, Vulkanausbrüchen oder selbst Tsunamis gibt es noch immer keine Möglichkeit, ein konkretes Erdbeben vorherzusagen. Geologen können lediglich das Risiko für bestimmte Regionen einschätzen und Sekunden nach dem ersten Erdstoß Epizentrum und Stärke einschätzen. Ein funktionierendes Frühwarnsystem könnte dann zumindest sofort die Gas- und Stromversorgung unterbrechen, um Brände zu verhindern und geeignete Routen und Sammelplätze für Evakuierungen vorschlagen. Davon ist Indonesien weit entfernt. Allein auf nationaler Ebene sind drei Ministerien sowie das Militär mit dem Katastrophenschutz befasst - doch eine klare gesetzliche Regelung über die jeweiligen Zuständigkeiten fehlt: Evakuierungen können deshalb nicht vor Ort, sondern nur vom indonesischen Staatspräsidenten persönlich angeordnet werden: Und die allererste Katastrophenschutzübung der Geschichte des Landes auf dem Feuergürtel hat vor fünf Monaten stattgefunden; am ersten Jahrestag der Tsunami-Katastrophe. Aufgaben zu dem Artikel „In der Knautschzone des Planeten“ 1. Welche beiden Katastrophen ereigneten sich 2004 und 2006? 2. Wie wird der Urkontinent auf der Südhalbkugel genannt, der vor etwa 140 3. Millionen Jahren auseinanderbrach? 4. Welches „Bruchstück“ – also welche Kontinentalplatte bewegt sich 5. seitdem stetig nach Norden? 6. 5. Auf welche Platte stößt diese dort? 6. Welches Gebirge formt sich dadurch seit 20 Millionen Jahren? 7. Was passiert entlang der indonesischen Inseln? 8. Was ist eine Subduktionszone? 9. Was passierte also 2004 und löste den schrecklichen Tsunami aus? 10. Wovon geht auf den indonesischen Inseln die größte Gefahr aus – und wie 7. ist das auf dem Rest der Erde? 11. Was können die Geologen vorhersagen und was nicht? 12. Warum ist der Katastrophen in Indonesien so schwierig? Daniela Peter 57 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Informationsblatt Einleitung Erdbeben entstehen in Störungszonen der Erdkruste, wenn plötzlicher Spannungsausgleich Energie in Form seismischer Wellen freisetzt. Die Wellen breiten sich in alle Richtungen aus und können an der Erdoberfläche erhebliche Schäden anrichten. Man schätzt das jährliche Erdbebenaufkommen auf etwa eine Million; registriert werden ca. 150 000, davon rund 20 Großbeben. Erdbebenursachen In den schmalen Zonen entlang der Plattengrenzen treten Erdbeben besonders häufig auf. Betroffen sind hier vor allem Scherflächen zwischen der kontinentalen überschiebenden und der subduzierten ozeanischen Lithosphärenplatte sowie der Bereich zwischen zwei aneinander vorbeigleitenden Platten (wie z.B. an der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien). Ebenso können abreißende Platten Beben verursachen. Außer zu diesen tektonischen Beben kommt es zu Einsturzbeben - verursacht durch den Einsturz unterirdischer Hohlräume wie Bergwerken und Karsthöhlen - und zu vulkanischen Beben, die durch aufsteigendes Magma und Vulkanausbrüche ausgelöst werden. Die bei der Bewegung zweier Krustenplatten zueinander entstehende Reibung wird in Bewegungsenergie umgesetzt und manifestiert sich in Form von elastischer Spannung im Gestein. Hat diese Spannung ihr Maximum erreicht, dann kommt es zu einem stoßartigen Spannungsausgleich. Der Gesteinsverband zerreißt, und die angesammelte Energie wird in Form seismischer Wellen freigesetzt, die sich vom Erdbebenherd, dem Hypozentrum, in alle Richtungen ausbreiten. Man unterscheidet drei Arten von seismischen Wellen: PWellen, S-Wellen und L-Wellen. Die horizontal schwingenden P-Wellen (Primärwellen), longitudinale Kompressionswellen, pflanzen sich fast doppelt so schnell fort wie die vertikal schwingenden S-Wellen (Sekundärwellen, Scherungswellen) und werden in seismologischen Stationen zuerst registriert. Daneben gibt es die oberflächennahen LWellen (Love-Wellen), die starke Erschütterungen und im Vergleich zu den beiden anderen Typen die größten Schäden verursachen. Erdbeben werden nach der Tiefe ihres Entstehungsherdes eingeteilt: Flachbeben von 0 bis 70 km, Mittelbeben von 70 bis 300 km und Tiefbeben über 300 km Tiefe. Auf der gesamten Erde gibt es ungefähr dreimal so viele Mittelbeben wie Tiefbeben und ungefähr zehnmal so viele Flachbeben. Auch die Erdbebenzentren sind nicht gleichmäßig über das Gebiet der Plattengrenzen verteilt. Fast alle Tiefbeben, 90 % der Mittelbeben und 75 % der Flachbeben treten am Rande des Pazifiks auf. Die meisten übrigen großen Erdbeben registrieren wir im Gürtel zwischen Alpen und Himalaya. Die mittelozeanischen Rücken sind im Allgemeinen die Orte kleinerer und flacherer Beben. Daniela Peter 58 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Messverfahren Die Richter-Skala, das Maß für die bei einem Beben abgegebene Energie, ist in Magnituden eingeteilt. Sie wurde 1935 von dem amerikanischen Geophysiker Charles Richter erstellt und später mit B. Gutenberg weiterentwickelt. Die heutige Skala ist nach oben und unten unbegrenzt und bezieht noch andere Faktoren, wie die Festigkeit des Untergrundes, auf dem der Seismograph steht, mit ein. Seit Seismographen Daten zur Errechnung der Magnitude liefern - 1904 begann man damit -, wurden nur wenige Beben mit Magnituden über 8,4 registriert. Das bisher Stärkste ereignete sich 1960 in Chile und erreichte eine Magnitude von 8,6. Die Auswirkungen von Erdbeben Die Auswirkungen eines Bebens schwanken entsprechend seiner Stärke und der Entfernung vom Epizentrum (senkrecht über dem Herd befindliche Stelle der Erdoberfläche). Manche Beben sind so schwach, dass sie nur mit sehr empfindlichen Geräten registriert werden können. Andere verwüsten weite Landstriche, und Erschütterungen werden noch einige hundert Kilometer weit wahrgenommen. Nebeneffekte der Erschütterungen sind die Verflüssigung weicher, feuchter Böden, Hebungen und Senkungen der Erdoberfläche, Auslösung von Lawinen, Erdrutsche und das Aufreißen großer Spalten im Boden. In Ozeangebieten können auch verheerende Flutwellen, die Tsunamis, auftreten, die auf offener See eine Geschwindigkeit von bis zu 800 km/h und in Küstennähe bis 30 m Höhe erreichen können. Ob es zu starken oder schwachen Beben kommt, liegt weniger an der unterschiedlichen Festigkeit der Gesteinstypen, als vielmehr am Volumen des unter Spannung stehenden Gesteins. Erdbebenvoraussage Man versucht heute über verschiedene Methoden zu einer Erdbebenvoraussage zu kommen. Zunächst gilt die Hauptaufmerksamkeit den stark gefährdeten Gebieten, wie Plattengrenzen und große Verwerfungslinien. Die elastische Deformation des Gesteins unter dem Einfluss wachsender Spannung kann bis zu einem gewissen Maß mit Laserstrahlen gemessen werden. Ebenso werden laufend Satellitenaufnahmen dieser Gebiete angefertigt und nach auftretenden Änderungen im Bodenzustand ausgewertet. Den Zeitpunkt eines Bebens vorauszusagen n, ist nur näherungsweise möglich unter Berücksichtigung historischer und geologischer Fakten eines bestimmten Gebietes. Vorrangig ist die Erstellung eines Häufigkeitsmusters der Bebentätigkeit. In manchen Gegenden treten z.B. Beben in regelmäßigen Abständen auf und sind daher relativ zuverlässig voraussagbar. Daniela Peter 59 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Historische Beben Das Erdbeben von San Francisco im Jahre 1906 mit einer Magnitude von 8,3 ist wahrscheinlich das berühmteste historische Beben, nicht etwa weil es das größte oder das schlimmste war, sondern weil es das erste große Beben in einer westlichen Industrienation nach der Geburt der Seismologie im späten 19. Jahrhundert war. Als erstes Beben wurde es mit wissenschaftlichen Methoden untersucht. Bei der Katastrophe kamen ungefähr 700 Menschen ums Leben, die meisten allerdings durch die Feuersbrunst, die in der Folge ausbrach und die auch den größten Teil des auf 400 Millionen Dollar geschätzten Schadens ausmachte. Das Beben dauerte weniger als eine Minute, doch kleinere Nachbeben traten noch Monate danach auf. Das Erdbeben von San Francisco war in geologischer Hinsicht wichtig, denn es zeitigte sichtbare Auswirkungen, die klar mit der Aktivität der San Andreas-Verwerfung zusammenhingen. Das schlimmste Erdbeben überhaupt fand 1556 (Magnitude unbekannt) in der Provinz Shansi in China statt. Es tötete 830´.000 Menschen. 655.200 kamen beim Beben von 1976 in Tangshan (Magnitude 7,6) ums Leben. Von den elf Beben, die jeweils 100.000 Menschen und mehr das Leben kosteten, fanden vier in China, vier in Japan, zwei in Indien und eines in Italien (Sizilien) statt. Was die Anzahl der Toten, bezogen auf die seismische Energien anbelangt, so ist das Mittelmeer die gefährlichste Region, gefolgt von Iran-Pakistan-Afghanistan, Zentralasien, Südamerika, Japan-Taiwan und Indien. Nordamerika folgt auf dieser Liste nach Neuseeland an achter Stelle. Daniela Peter 60 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 ZUSATZINFORMATIONEN ERDBEBEN E Lösungsblatt Interview Frage Nr. Deine Antwort Nein. Laut Statistik sind die Erdbeben konstant gleich geblieben. 1 Schlechte Bauweise, keine oder nur unzureichende Bauüberwachung 2 dichte Besiedelung dieser Regionen Vorhersagen sind in diesem Sinne zurzeit nicht machbar. Man kann Regionen benennen, in denen Beben mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten, die Region etwas eingrenzen. 3 Ja. Aber nur mit geringer Stärke. Deshalb kommt es nur selten zu Schäden. 4 … der sicherste Ort bei einem Erdbeben im Freien. Wenn das nicht machbar ist, sollte man unter einen stabilen Tisch oder unter einen Türrahmen flüchten." 5 Text: In der Knautschzone des Planeten 1. 2. 2004: Weihnachten 2004 passierte der Tsunami an der Küste Sumatras. 2. 2006: Am 27. Mai 2006 bebte die Erde um 5.54 Uhr mit einer Stärke von 6,3 auf der 3. 4. 5. 6. Richterskala, das Epizentrum lag vor der Insel Sumatra – 500 Menschen starben. Der Urkontinent auf der Südhalbkugel hieß GONDWANA. Seitdem bewegt sich die INDISCH- AUSTRALISCHE PLATTE stets nach Norden. Sie bewegt sich auf die EURASISCHE PLATTE zu. Seit 20 Millionen Jahren baut sich dort der HIMALAYA auf. Daniela Peter 61 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 7. Durch plattentektonisches „Geknirsch“ im Untergrund entstehen Erd- und Seebeben. 8. In der Subduktionszone schiebt sich eine Platte langsam unter eine andere. 9. Die Indisch- Australische Platte schob sich unter die Eurasische Platte und löste auf einer Strecke von rund tausend Kilometern durch ein Absacken von ca. zehn Metern einen Tsunami aus. 10. Weltweit: Auf der ganzen Welt (außer in Indonesien) sind es hauptsächlich Wetterkapriolen, also vom Wetter verursachte Katastrophen, wie zum Beispiel Wirbelstürme. 11. Indonesien: In Indonesien sind hauptsächlich geologische Naturkatastrophen wie zum Beispiel Erd- oder Seebeben, Tsunamis oder auch Vulkanausbrüche verantwortlich. 12. Die Geologen können Wirbelstürme, Tsunamis und Vulkanausbrüche vorhersagen, Erdbeben dagegen nicht. 13. Evakuierungen können nicht vor Ort, sondern nur vom indonesischen Staatspräsidenten persönlich angeordnet werden. Da das aber zu lange dauert, immer erst eine Erlaubnis vom Staatspräsidenten zu bekommen, sind die Erdbebenkatastrophen immer so schwerwiegend. Daniela Peter 62 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 9. Zusatzmaterial Arbeitsplan – Wenn die Erde bebt Name: __________________________________________________________________ Nr. W/P A B C D E Aufgabe P Aufbau der Erde P P P Plattentektonik Wie entstehen Erdbeben? Messung von Erdbeben W Zusatzinformationen Erdbeben Material • Kreuzworträtsel • Grafiken beschriften • Texterarbeitung • Grafikbeschriftung • Film • Versuch • Suchrätsel • Film • Begriffsdefinition • Lückentext • Zuordnung • Grafik Beschriftung • Interview • Versuche mit wem? ☺ Und ☺☺ Lehrer ☺ Und ☺☺ ☺☺ ☺ oder ☺☺ ☺☺ ☺☺ W = Wahlaufgabe ☺ = arbeite alleine = Selbstkontrolle P = Pflichtaufgabe ☺ ☺ = arbeite zu zweit Lehrer= Endkontrolle ☺ ☺ = arbeitet zu viert ☺☺ Daniela Peter 63 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 Arbeitsregeln für die Stationenarbeit 1. Ich verhalte mich so, dass ich meine MitschülerInnen nicht störe. 2. Ich gehe mit den Arbeitsmaterialien sorgfältig um. 3. Ich bringe das Material dorthin zurück, wo ich es entnommen habe. 4. Ich beende eine angefangene Station, bevor ich die nächste beginne. 5. Probleme versuche ich selbst zu lösen, bei Schwierigkeiten zeige ich auf. 6. Die Arbeitet endet, wenn der Lehrer oder die Lehrerin das vereinbarte Signal gibt. Die Materialien werden die einzelnen Stationen und das Klassenzimmer aufgeräumt. 7. Ich gehe ruhig durch das Klassenzimmer und laufe nicht. 8. Bei Partnerarbeit oder Gruppenarbeit spreche ich leise mit meinen MitschülerInnen. 9. Das Lösungsblatt benutze ich erst, wenn ich mit den Aufgaben bei einer Station fertig bin. 10. Die erledigten Aufgaben hake ich am Arbeitsplan ab. 11. Den Arbeitsplan und die Arbeitsblätter der einzelnen Stationen hefte ich sorgfältig in meiner Mappe ab. Daniela Peter 64 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 LOSUNGSKÄRTCHEN FÜR DIE GRUPPENEINTEILUNG ITALIEN ITALIEN ITALIEN ITALIEN KROATIEN KROATIEN KROATIEN KROATIEN DEUTSCHLAND DEUTSCHLAND DEUTSCHLAND ENGLAND ENGLAND ENGLAND DEUTSCHLAND Daniela Peter 65 / 67 ENGLAND Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 SPANIEN SPANIEN SPANIEN SPANIEN GRIECHENLAND GRIECHENLAND GRIECHENLAND GRIECHENLAND AUSTRALIEN AUSTRALIEN AUSTRALIEN AUSTRALIEN FRANKREICH FRANKREICH FRANKREICH FRANKREICH Daniela Peter 66 / 67 Unterrichtsgestaltung Zunegg Stadtionenbetrieb: ERDBEBEN SS 2008 10. Quellen Bücher und Skripten WIECHMANN, Jürgen (hrsg.), 2002. Zwölf Unterrichtsmethoden. Vielfalt für die Praxis.Beltz, Weinheim und Basel, 174 S. KLAPPACHER, Oswald (2008). Skriptum Neue Lehr- und Lernformen. BRUMBAUGH, D. S. (1999): Earthquakes. Science and Society, Prentice Hall New Jersey MEISSNER, R. (1999): Geschichte der Erde - von den Anfängen des Planeten bis zur Entstehung des Lebens. Verlag C.H. Beck GUDJONS; Holger (2006). Erbeben und Wellen: Nachrichten über das Innere der Erde. Begleittext für Lehrkräfte. Internet Internet 1: http://www.go.de/index.php?cmd=redaktion/lernwelten/vp_modul9.htm&header=lw http://de.wikipedia.org/wiki/Richterskala#Einteilung (letzter Abruf 29.03.2008) Internet 2: www.4teachers.de(letzter Abruf 20.03.2008) Internet 3: www.lehrerweb.at (letzter Abruf 29.04.2008) Internet 4: www.affenterz.de (letzter Abruf 01.05.2008) Internet 5: http://www.seismo.uni-koeln.de/edu/index.htm (letzter Abruf 15.03.2008) Internet 6: http://www.planetwissen.de/pw/Artikel,,,,,,,E9795625164F312EE0340003BA5E0905,,,,,,,,,,,,,,,.html (letzter Abruf 16.03.2008) Internet 7: http://www.wellermanns.de/Gerhard/Gesellschaftslehre/erdbeben.htm Internet 8: BOHRMANN, P. (2003): Was ist die Magnitude und was ist die Intensität von Erdbeben. Informationen des GEOFORSCHUNGSZENTRUM POTSDAM (GFZ). In: http://www.gfz-potsdam.de/bib/pub/schule/magnitude_0209.pdf (letzter Abruf 23.08. 2005) Daniela Peter 67 / 67
