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Lexikon der Geowissenschaften

Erdgezeiten

Erdgezeiten, Gezeitenwirkungen auf die feste Erde, die wegen deren viskoelastischen Eigenschaften den Gezeitenkräften teilweise folgen. Die Ausmaße haben z.B. in der Höhe eine tägliche Variation im dm-Bereich. Diese Massenverlagerungen, zusammen mit denen der Meeresgezeiten (Gezeiten) und der Atmosphärengezeiten, sowie deren Auflasteffekten, erzeugen selbst sekundäre Gezeitenbeiträge (indirekte Gezeiteneffekte). Betrachtet man eine passend ausgewählte Fläche konstanten Erd-Schwerepotentials (Äquipotentialfläche), so wird diese durch das Gezeitenpotential deformiert. Die Systemantwort der viskoelastischen Erde auf das gesamte gezeitenerzeugende Potentialfeld mit seinen Kräften läßt sich beobachten als geometrische Deformation, (mittelbar) als Gezeitenpotential außerhalb der Erde und als Schwerevariation. Die Übertragungsfunktion des gezeitenerzeugenden Potentialfeldes auf diese Größen wird beschrieben durch die Loveschen Zahlen (Koeffizienten) h für die radiale Verlagerung der Erdoberfläche im Verhältnis zum Gezeitenpotential k für das Potential der gezeitenbedingten Massenverlagerungen im Verhältnis zum primären Gezeitenpotential und l (auch Shida-Zahl) zur Kennzeichnung der gezeitenbedingten Lotschwankung. Der Amplitudenfaktor δ als Verhältnis der beobachtbaren gezeitenbedingten Schwerevariation (in Lotrichtung) zu der des gezeitenerzeugenden Potentialfeldes ist für eine vereinfachende Kugelfunktion zweiten Grades für das gezeitenerzeugende Potentialfeld wie folgt:



Er liegt bei 1,16 für die Hauptwellen, während die gezeitenbedingten Lotrichtungsschwankungen um den Faktor γ = 1+k-h, oder ungefähr 0,7 für die Hauptwellen, verkleinert beobachtet werden. Für eine elliptische rotierende Erde sind die Loveschen Zahlen jedoch abhängig von geographischer Breite und Wellenlänge. Gezeitenbedingte Schwereänderungen erreichen ca. ±1μm/s2, die Lotschwankungen ca. ±0,02''.

Erdgezeitenbeobachtungen der Schwerewirkung (mit Hilfe von Erdgezeitengravimetern mit einer Auflösung von etwa 1 nm/s2; supraleitende Gravimeter), der geometrischen Deformation (cm-Genauigkeit mit Radiointerferometrie), der Dehnung (mit Extensometern), der Lotschwankungen (mit Neigungsmessern) tragen zur Erforschung der physikalischen Eigenschaften der Erde bei. So ermöglicht der äußere flüssige Erdkern ein gegenüber Erdkruste und Erdmantel z.T. unabhängiges Verhalten, das sich in Erdgezeitenbeobachtungen als freie Kernnutation (free core nutation) zeigt und Aussagen über Rotationsvektor und Ellipsoidfigur des Erdkerns zuläßt. Erdmodelle wie das PREM können durch Erdgezeitenbeobachtungen weiterentwickelt werden. Auch Polschwankungen sind in den Registrierungen erfaßbar. Die Beobachtungen werden dadurch erschwert, daß z.B. die Wasser- und Atmosphärenmassen vielfältigen externen Einflüssen (z.B. Strömungen, Winde, Wetter) unterliegen und daher die gesamte Übertragungsfunktion des gezeitenerzeugenden Potentialfeldes zu den beobachtbaren Erdgezeitenwirkungen sehr komplex ist.

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