Welche physikalische Größe zeigt ein Seismograph an?

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3396

Hallo,

ein Kollege von der Geographie kam zu mir mit der Frage:
"Schau Dir mal dieses Seismogramm an. Wieso schwingt das denn so lange? Ein Erdbeben dauert doch normalerweise nur wenige Minuten. Hier sieht man aber mehrere Stunden lang kräftige Ausschläge."

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Seismogram_nicobar_20050724_2114_amp5_day.jpg

Mir ist anschaulich klar, dass die Alpen, wenn sie denn einmal wackeln, ihre Schwingung nicht innerhalb weniger Minuten beenden kann.

Aber beim genauen Blick auf das Seismogramm habe ich mich dann doch gefragt, welche physikalische Größe dieses Seismogramm tatsächlich aufzeichnet (Verschiebung/Geschwindigkeit/Beschleunigung) und was diese Größe mit dem Wackeln der Erde und den dadurch verursachten Schäden zu tun hat.

Den prinzipiellen Aufbau eines Seismographen habe ich so verstanden:
- Eine (träge) Masse wird dort über ein System aus Federn und Dämpfern an einem fest mit dem Erdboden verbundenen Gehäuse befestigt.
- Ein Stift zeichnet den Abstand zwischen dieser Masse und irgendeinem Punkt auf dem Gehäuse als Funktion der Zeit auf.

Betrachten wir nun exemplarisch einen Seismographen, der die y-Verschiebung des Erdbodens detektieren soll. Welche Anzeige sieht man auf dem Gerät, wenn man den Seismographen vom Boden auf den Tisch stellt und damit dem Abstand vom Erdmittelpunkt ein wenig vergrößert?

Ich vermute, dass das System ein Hochpassverhalten hat und letztlich das Ausgangssignal anzeigt, das sich ergibt, wenn die Größe r(t) (r: Abstand des Gehäuses vom Erdmittelpunkt) in ein DT1-Glied einspeist und dann schaut, was herauskommt.
(https://www.eit.hs-karlsruhe.de/mesysto/teil-a-zeitkontinuierliche-signale-und-systeme/uebertragungsglieder-der-regelungstechnik/zusammengesetzte-uebertragungsglieder/dt1-glied.html)

In diesem Fall frage ich mich aber, inwiefern die jeweils verbauten Geräte vergleichbar sind und welche Grenzfrequenzen und Zeitkonstanten vorhanden sind. Hat jemand von Euch diesbezüglich Detailwissen?

Viele Grüße
Michael