Arbeitsblatt: Erdbeben

Einstiegstext: Erdbeben können zerstören. Lies die Texte 1 und 2 für dich durch und diskutiere zusammen mit deiner Nachbarin oder deinem Nachbarn das Gelesene. Zu welchem Schluss kommt ihr? Text 1: Am 28. Juli 1976 ereignete sich in der chinesischen Millionenstadt Tangshan ein katastrophales Erdbeben. Es hatte eine Stärke von 8,3 auf der Richter-Skala. Die Zahl der Todesopfer betrug offiziellen Angaben zufolge 242000. Inoffizielle Schätzungen sprechen sogar von einer Million getöteter Menschen. Text 2: In Alaska wurde am 3. November 2002 das grösste Erdbeben des Jahres aufgezeichnet. Es verursachte zahlreiche Erdrutsche und Strassenschäden. Trotz einer Stärke von 7,9 auf der Richter-Skala waren unter der Bevölkerung nur wenige Verletzte und keine Todesopfer zu beklagen. Arbeitsblatt 1: Erdbebenskalen Du löst die Aufgaben gemeinsam mit deiner Banknachbarin oder deinem Banknachbarn. Ihr habt dazu 25 Minuten Zeit. Lernziele: Du kennst die Begriffe Epizentrum und Hypozentrum Du kannst einer Mitschülerin oder einem Mitschüler in wenigen Sätzen den Unterschied zwischen der Richter-Skala und der Mercalli-Skala erklären. Lückentext 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. Lösungen Arbeitsblatt 1: Erdbebenskalen 1. 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 Erdbebenwellen, die sich vom Hypozentrum Epizentrum. Hier treffen die 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 Bevölkerungsdichte Stadt vom Epizentrum einer Gegend spielt auch die entfernt ist. Bauweise wichtige Rolle. Die zwölf Stufen dieser Skala beschreiben die Neben der der Häuser eine Intensität eines Erdbebens. Die Stufen der viel Energie Richter-Skala geben die Stärke der Erschütterung an. Sie sagen aus, wie 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 Erdbebens kann hingegen mit menschlicher Messgeräte. Beobachtung Die Intensität eines bestimmt werden. Arbeitsblatt 2: Erdbebenmechanismus Setze die passenden Begriffe in die leeren Felder ein! Was passiert an dieser Stelle? 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 Lernkontrolle a) Erkläre deiner Banknachbarin oder deinem Banknachbarn in wenigen Sätzen, wieso es zwei verschiedene Erdbebenskalen braucht. b) Nun erläutert dir deine Nachbarin oder dein Nachbar kurz die wichtigsten Unterschiede zwischen der Richter- und der Mercalli-Skala. c) Was passiert eigentlich bei einem Erdbeben? Lösungen Arbeitsblatt 2. Erdbebenmechanismus Epizentrum Hypozentrum Was passiert an dieser Stelle? Zwei Teile der Erdkruste verschieben sich gegeneinander 3. 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 Einstiegsgraphiken: Erdbeben sichtbar gemacht Diskutiere mit deinem Nachbarn: Was haben die Linien in Abb. 1 mit Erdbeben zu tun? Zeit: 10 Minuten. Danach besprechen wir das Problem gemeinsam in der Klasse. Linthal GL Muotathal SZ Bannalp NW Fusio TI Hasliberg BE Wila ZH Abbildung 1: Erdbeben vom 6.5.03 mit Epizentrum im Glarnerland (Quelle: www.seismo.ethz.ch) Abbildung 2: starkes Erdbeben im Indischen Ozean; Magnitude 8.0 (Quelle: zur Partnerarbeit „Seismogramme Arbeitsblatt 3 (Vorderseite) Interpretation eines Seismogramms Einführung und Lernziel Hat sich irgendwo Welt ein Erdbeben ereignet, möchte man natürlich möglichst genau wissen, wo das Epizentrum liegt. Am Ende der Lektion könnt ihr selbstständig das Epizentrum eines Erdbebens bestimmen. Aufgabe 1. Bestimmen der Lage des Epizentrums Betrachte Abbildung 2 der Einstiegsgraphik. Hier ist ein Seismogramm abgebildet. Bei der Erschütterung der Erde beginnt der aufgehängte Schreiber zu pendeln. So „zeichnet das Erdbeben dieses Bild. Im Seismogramm hast du drei verschiedene Typen von Wellen eingezeichnet. Sie haben verschiedene Geschwindigkeiten: Am schnellsten ist die P-Welle, gefolgt von der S-Welle und den Oberflächenwellen. Die letzten richten die grössten Zerstörungen an (grösster Ausschlag grösste Zerstörungen). Auf dem Seismogramm erkennt man deutlich das Eintreffen der jeweiligen Wellen. Die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Wellen kann man verwenden, um den Abstand von Epizentrum zu bestimmen. Stell Dir folgendes vor: Zwei Jogger starten gemeinsam am gleichen Ort. Der eine rennt, der andere ist müde und geht. Natürlich ist der Schnellläufer rascher am Ziel; aber wie lange muss er auf den Spaziergänger warten? Richtig: Nach hundert Metern dauert es nur kurze Zeit bis der Fussgänger wieder aufgeschlossen hat. Wenn der Jogger aber einen ganzen Kilometer zurückgelegt hat, muss er viel länger auf seinen Kollegen warten. Bei den Erdbebenwellen geht das genau gleich. Die P-Welle „rennt davon, wobei der Abstand der S-Welle immer grösser wird. Mit der folgenden Formel kann man berechnen, wie weit das Epizentrum von der Station entfernt ist, die das Seismogramm aufgezeichnet hat. Man muss nur den Zeitunterschied zwischen dem Eintreffen der P- und S-Welle kennen. Diesen kann man im Seismogramm (Einstiegsgraphik Abbildung 2) ablesen. s t v * vs p vs 6 3,5 t 6 3,5 s: Distanz Station – Epizentrum in Kilometern t: Zeitunterschied zwischen P-und S-Welle in Sekunden vp: Geschwindigkeit der P-Wellen; vp 6 km/s vs: Geschwindigkeit der S-Wellen; vs 3,5 km/s Trage in der Karte deine Ergebnisse ein und versuche das Epizentrum zu konstruieren (Zirkel). Löse anschliessend die Aufgaben 2 und 3. Aufgabe 2 Aus welchem Grund braucht es mindestens drei Stationen, um das Epizentrum zu bestimmen? Aufgabe 3 Auch wenn ihr genau gezeichnet habt: Die drei Kreise treffen sich nicht exakt in einem Punkt. Wo genau befindet sich das Epizentrum? Kannst du die spezielle Lage des Epizentrums irgendwie erklären? Denkt an die erste Lektion! Arbeitsblatt 3 (Vorderseite) Bestimmung des Epizentrums Was unten dargestellt ist, ist eine Art Kartenskizze, also die Landschaft von oben betrachtet. Station 1 250 km 1 cm Station 2 Station 1: t1 238,1 Sekunden s1 Kilometer Station 2: t2 297,6 Sekunden s2 Kilometer Station 3 hat das Seismogramm auf dem Arbeitsblatt 2 aufgezeichnet. Du musst den Zeitunterschied selbst messen. Die Zahlen auf der waagrechten Achse des Seismogramms zeigen die Minuten an. Station 3 Station 3: t3 Sekunden s3 Kilometer Lösung Arbeitsblatt 3: Bestimmung des Epizentrums Station 1 250 km 1 cm Station 2 Station 1: t1 238,1 Sekunden s1 2000 Kilometer Station 2: t2 297,6 Sekunden s2 2500 Kilometer Station 3 hat das Seismogramm auf dem Arbeitsblatt 2 aufgezeichnet. Du musst den Zeitunterschied selbst messen. Die Zahlen auf der waagrechten Achse des Seismogramms zeigen Minuten an. Station 3 Station 3: t3 400 Sekunden s3 3400 Kilometer