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Springer Spektrum - Geowissenschaften - Angewandte Geowissenschaft | Einführung in die Geophysik

Einführung in die Geophysik

Globale physikalische Felder und Prozesse in der Erde

Clauser, Christoph

2014, XII, 407 S. 295 Abb., 181 Abb. in Farbe.

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  • 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

Physikalische Kraftfelder und Pro­zesse innerhalb und außerhalb des Erdkörpers geben uns Aufschluss über das Alter der Erde, ihre in­nere Struktur, ihr Schwerefeld, ihre äußere Form sowie über die Eigenschaften und Quellen ihrer Magnet- und Temperaturfelder.

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.

Allen Kapiteln ist jeweils ein kurzer historischer Abriss vorangestellt, der die Entwicklung der jeweiligen Disziplin bis in die jüngste Vergangenheit beleuchtet und anhand von Biografien ausgewählter Wissenschaftler demonstriert, unter welchen äußeren und persönlichen Bedingungen diese ihre bahnbrechenden Ergebnisse erzielt haben.

Der Text führt in die deutsche und englische Fachterminologie ein. Mathematischen 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, Periodensystem der Elemente, allgemeine Bezugsdaten, Umrechnungsfaktoren, die aktuellsten Werte der Naturkonstanten, Rechenregeln für Vektoren und Tensoren u. a. m. So kann das Buch auch als Nachschlagwerk genutzt werden. Zudem enthält der Anhang 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, Umweltwissenschaften und Geoökologie. Es vermittelt  ein grundlegendes Verständnis der Phänomene, Prozesse und globalen physikalischen Felder der Erde.

Der Autor:

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.

Content Level » Upper undergraduate

Stichwörter » Allgemeine Geophysik - Geologie - Geophysik - Geowissenschaften - Physik der Erde

Verwandte Fachbereiche » Angewandte Geowissenschaft - Festkörper-, Atomphysik & Optik - Geographie - Ökologie & Umwelt

Inhaltsverzeichnis 

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.

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