Geophysik
Die Geophysik ist die Lehre der Erforschung und Beschreibung der Erde und ihres Umfeldes mit den Methoden der Physik. Im Hinblick auf das Forschungsobjekt ist die Geophysik Teil der Geowissenschaften, im Bezug auf die wissenschaftliche Methodik gehört sie zur Physik.
Klassisch erforscht die Geophysik die physikalischen Eigenschaften und Prozesse der festen Erde, also der Erdkruste und des Erdinnern, inklusive der Form der Erde, ihrer Gravitations- und Magnetfelder, ihrer inneren Struktur und Zusammensetzung, ihrer Dynamik und deren Ausdruck an der Oberfläche durch Plattentektonik, Magmenbildung, Vulkanismus und Gesteinsbildung. In dem Zusammenhang wird sie auch als Physik des Erdkörpers oder „Geophysik im engeren Sinne“ bezeichnet.
Die moderne Definition der Geophysik umfasst im weiteren Sinn jedoch auch die Physik der Hydrosphäre, Atmosphäre und anderer Planeten, inklusive des Wasserkreislauf, der Strömungsdynamik der Ozeane und Atmosphäre, Elektrizität und Magnetismus der Ionosphäre und Magnetosphäre und der solar-terrestrischen Physik sowie analogen Problemen im Zusammenhang mit dem Mond und anderen Planeten.
In der deutschen Hochschulpolitik wurde die Geophysik bis 2020 der Gruppe der s.g. kleinen Fächer zugerechnet, inzwischen zählt sie zu den mittelgroßen Fächern.
Physikalische Phänomene[Bearbeiten]
Die Geophysik gilt als interdisziplinäres Fach und findet in allen Bereichen der Geowissenschaften Anwendung. Um eine klarere Vorstellung davon zu bekommen, was Geophysik ist, werden in diesem Abschnitt Phänomene beschrieben, die in der Physik untersucht werden, und wie sie mit der Erde und ihrer Umgebung zusammenhängen.
Schwerkraft[Bearbeiten]
Durch die Anziehungskraft von Mond und Sonne kommt es alle 24 Stunden und 50 Minuten zu Ebbe und Flut, beide wechseln sich also in einem Rhythmus von 12 Stunden und 25 Minuten ab.
Durch die Schwerkraft werden tieferliegende Schichten durch die aufliegende Gesteine kompaktiert und die Dichte steigt im Erdinneren mit der Tiefe an. Messungen der Erdbeschleunigung und des Gravitationsfeldes an der Erdoberfläche können zur Suche nach Mineralvorkommen genutzt werden (siehe Schwereanomalie und Gravimetrie). Das Schwerefeld der Oberfläche liefert Informationen über die Dynamik der tektonischen Platten. Die Geopotentialfläche, auch Geoid genannt, ist eine Modelllierung des Erdschwerefelds. Das Geoid wäre der globale mittlere Meeresspiegel, wenn die Ozeane im Gleichgewicht wären und sich durch die Kontinente erstrecken könnten (z. B. durch sehr schmale Kanäle).
Wärmefluss[Bearbeiten]
Der aus der auskühlenden Erde resultierende Wärmefluss erzeugt sowohl das Erdmagnetfeld (Geodynamo) als auch die Plattentektonik (Mantelkonvektion). Die wichtigsten Wärmequellen sind die primordiale Wärme und Radioaktivität, aber auch Phasenübergänge tragen dazu bei. Die Wärmeübertragung erfolgt hauptsächlich durch thermische Konvektion, obwohl sie über zwei thermische Grenzschichten, die Kern-Mantel-Grenze und die Lithosphäre, hinweg stattfindetn muss, über welche die Wärme durch Wärmeleitung transportiert wird. Eine wichtige Rolle spielen während der Konvektion sogenannten Mantelplumes, die einen Teil der Wärme vom Boden des Mantels bis nach oben transportieren können.
