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Störung

Störung

Störung bezeichnet die Abweichung eines Vorgangs von seinem festgelegten oder vorausberechneten Verlauf aufgrund einer unvorhergesehenen endogenen (d.h. eigenverursachten) oder exogenen (d.h. fremdverursachten) Einwirkung.

Technik

Störungen in technischen Systemen können Ursachen in deren Hardware oder deren Software haben. Störungen, insbesondere in technischen Anlagen, können für die Betroffenen negative Auswirkungen haben. Deshalb werden diese Anlagen meist überwacht, damit Störungen schnell erkannt und behoben werden können. --------------------------- Verwandte Begriffe:
- Ausfall, Versagen
- Fehler
- Schaden
- Störfall
- Havarie
- Unfall
- GAU

Archäologie

Eingriff in einen geschlossenen Fundhorizont durch später erfolgte Aktivitäten (wie Drainage, Raubgrabung, Tiefpflügen oder Überbauung).

Rechtswesen

Im Vertragsrecht, insb. im Schuldrecht könnenen Störungen bei Vertragserfüllung durch Schlechterleistung, Verzug oder Untergang auftreten. Je nach anzuwendenem Recht (Handelsrecht, Bürgerlichers Recht, Zivilrecht etc.) wird auch von Leistungsstörung bzw. Zahlungsverzug gesprochen. Der Verursacher hat i.d.R. für den auftretenden Schaden Ersatz zu leisten, so er sich mit Hilfe seiner Geschäftsbedingungen bzw. der Vertragsgestaltung im Voraus keine entsprechenden Freiräume hat einräumen lassen.

Meteorologie

In der Meteorologie sind Störungen Schlechtwetterereignisse, die z. B. durch das Eindringen eines Tiefs in ein Hochdruckgebiet entstehen.

Geologie

In der Geologie sind Störungen oder Störungsflächen tektonisch bedingte Trennflächen im Gestein, an denen sich Gesteinskörper gegeneinander verschieben oder verschoben haben. An der Erdoberfläche bilden sie sich als Störungslinien ab, die dem Schnitt zwischen der tektonischen Fläche und dem Gelände entsprechen. Häufig fallen sie mit dem Lauf von Fließgewässern zusammen. Siehe auch Geologische Störung.

Physik

In der Physik wird beispielsweise folgender Ablauf als Störung bezeichnet: In einem Magnetfeld sind elektrische Ladungen, die in ihrem Magnetfeld (meistens dargestellt als Netz) ihre Bahnen ziehen. Es kann zu einem Aufprall einiger Ladungen nach geraumer Zeit, wenn sich ihre Bahn langsam verändern, kommen, was dazu führt, dass das Netz sich gegebenenfalls verändert und/oder krümmt, so dass alle Bahnen der Ladungen sich verändern und es öfters zu Aufprällungen kommt, wie zum Beispiel bei der Sonne mit den Sonnenflecken, wo man vermutet, dass durch diese Aufprällungen, Sonnenflecken entstehen. Dieser ganze Vorgang wird als Störung bezeichnet, weil es zu Veränderungen anderer Bahnen von Ladungen kommt. Allgemein ist eine gravitationelle Einwirkung eines Körpers auf einen anderen gemeint.

Kerntechnik

Ereignis bzw. Ereignisablauf, bei dessen Eintreten der bestimmungsgemäße Betrieb der Anlage oder die Tätigkeit fortgeführt werden kann und für den die Anlage ausgelegt ist oder für den bei der Tätigkeit vorsorglich Maßnahmen und Einrichtungen vorgesehen sind. (siehe dagegen Störfall. siehe auch Sicherheitsebene)

Psychologie

Die Psychologie untersucht unter anderem Persönlichkeitsstörungen. Konzentrationsstörungen können ein Anzeichenen für ernsthafte medizinische oder psychische Probleme sein oder einfach nur von Schlafmangel herrühren.

Sozialpsychologie

Störungen durch Lärm, andere Menschen oder unvorhergesehene Ereignisse, die den Handlungsablauf stören, gehören zum normalen Erleben eines Menschen. Treten sie jedoch allzu häufig auf oder nehmen gar Überhand, können sie zu Stress und anderen psychischen Folgen führen, welche die Lebens- aber auch Arbeitsqualität eines Individuums verringern.

Siehe auch:


- Störungssuche
- Störungsverfolgung Kategorie:Ereignis

Endogen

Endogen (griech. "im Innern") findet in verschiedenen Wissenschaften Verwendung. Die Medizin spricht von endogenen Stoffen, Krankheiten oder Krankheitserregern, wenn diese im Innern des menschlichen Körpers entstehen. Die Psychologie spricht von endogenen Faktoren oder Prozessen, wenn diese aus der psychischen Veranlagung eines Individuums heraus entstehen. Auch die Wirtschaftswissenschaften benennen endogene Faktoren. In diesem Zusammenhang sind jene Faktoren gemeint, die ein Wirtschaftssystem (beispielsweise eine Volkswirtschaft) von Innen heraus beeinflussen. In der Botanik sind endogene Pflanzenteile solche Teile einer Pflanze, die nicht aus Gewebeschichten an der Oberfläche der Pflanze heraus entstehen, sondern im Innern der Pflanze. Während ihres Wachstums durchstoßen sie anschließend die äußeren (exogenen) Gewebeschichten. Die Geologie benennt ebenfalls endogene Kräfte, das heißt Kräfte, die im Erdinnern entstehen.

Ausfall

Ausfall bezeichnet:
- eine Störung oder auch Versagen eines Teils oder eines Systems, das dessen Funktionieren verhindert.
  - Ausfallwahrscheinlichkeit (technisch und soziologisch)
  - Ausfallsicherheit (technisch)
- im Militärwesen, den Ausbruch aus einer Belagerung, siehe: Ausbruch

Fehler

Ein Fehler ist eine Abweichung von einem optimalen oder normierten Zustand oder Verfahren. Bei Produkten ist die Abwesenheit von Fehlern ein Qualitätsmerkmal. Bestimmte physiologische Mängel können bei Lebewesen rezeptive Fehler verursachen (Sehfehler, Hörfehler, Lesefehler; siehe Dyskalkulie). Auch im Bereich von Ästhetik und Kunst wird von Fehlern gesprochen. Ein in seiner Originalität einzigartiges neues Kunstwerk kann - da abweichend vom Kanon - als fehlerhaft empfunden werden und in die Kritik geraten. Doch lässt sich in diesem Bereich angemessen eher nur von Unkorrektheiten z.B. einer Aufführung reden. Die Rede vom Fehler stößt in diesem Bereich an ihre Grenze. Geringfügige Fehler bezeichnet man als Lapsus.

Statistischer Fehler

Als statistischen Fehler bezeichnet man die Abweichung des Mittelwerts einer Stichprobe von dem Erwartungswert. Der relative statistische Fehler läßt sich durch Erweiterung der Stichprobe verringern. Er verschwindet im Grenzfall, dass die Stichprobe die Grundgesamtheit umfasst. Ein einfaches Beispiel soll dies erläutern: Hat man in einem uneinsehbaren Kasten sieben schwarze und drei weiße Kugeln und entnimmt blind einzelne Kugeln, dann erhält man ein zuverlässig fehlerfreies Ergebnis nur, wenn man alle Kugeln entnimmt. Entnimmt man weniger (z. B. nur drei Kugeln), dann können drei (100%), zwei (67%), eine (33%) oder keine (0%) schwarze Kugeln in der Stichprobe sein. Die Stichprobe weicht somit mehr oder weniger vom Erwartungswert (70%) ab. Diese Abweichung bezeichnet man als statistischen Fehler. In der Praxis ist aber der Erwartungswert nicht bekannt. Stattdessen muß von den Ergebnissen einer Stichprobe (z. B. Wahlumfrage, Verhaltensuntersuchungen an Kindern, Aufmerksamkeitsstudien bzgl. Werbung usw.) aus abgeschätzt werden, wie groß der statistische Fehler ist, d. h. wie weit der "wirkliche" Wert von dem Ergebnis der Stichprobe unter Berücksichtigung der erwünschten Verlässlichkeit der Aussage abweichen kann. Siehe auch: Irrtumswahrscheinlichkeit, Fehler 1. und 2. Art

Physikalische Fehler

Im Rahmen einer physikalischen/technischen Messung gibt es eine Reihe von möglichen Fehlerquellen:
- Messfehler entstehen durch die begrenzte Genauigkeit bzw. Auflösung (Diskretisierung) der eingesetzten Geräte.
- Modellfehler entstehen durch die Idealisierung des physikalischen Zusammenhangs. Würde man z.B. auf einer ebenen Karte eine größere Entfernung zwischen zwei Städten als gerade Linie ausmessen, dann würde man einen Modellfehler machen (weil die kürzeste Entfernung in Karten nur dann eine Gerade ist, wenn die Punkte auf dem gleichen Meridian liegen).
- Verfahrensfehler entstehen bei der numerischen Auswertung der Messung durch Unzulänglichkeiten der gewählten Berechnungsmethode.
- Rundungsfehler entstehen durch die numerische Berechnung mit einer endlichen Stellenzahl. Bei physikalischen Größen bezeichnet der Fehler die maximal zu erwartende Abweichung vom Sollwert. Er kann absolut (z.B. Länge l = 170(4) \;\mathrm = (170 \pm 0,\!4)\;\mathrm) oder relativ, also in Prozent, angegeben werden.:
- Der absolute Fehler gibt die Differenz des abgelesenen Messwertes (Istwert) zum tatsächlichen Wert (Sollwert) an.
- Der relative Fehler ist das Verhältnis (Quotient) des absoluten Fehlers zum Sollwert. Er stellt somit die Prozentuale Abweichung des gemessenen Wertes vom Sollwert dar. Der Fehler im physikalischen Sinn wird auch als Messunsicherheit bezeichnet. Die Größe des Fehlers wird mit Hilfe der Fehlerrechnung ermittelt.

Softwarefehler

Siehe dazu den separaten Artikel Programmfehler.

Spielfehler

Bei einem Spiel ist ein Fehler ein Spielzug bzw. eine Handlung, die normalerweise einen Verlust bzw. eine Minderung des Gewinns verursacht. Ein Fehler kann spielentscheidend sein, aber oft auch durch andere Handlungen ausgeglichen werden.

Recht

Im Recht ist ein Fehler je nach Gebiet unterschiedlich definiert. So gibt es Verfahrensfehler, Fehler, die eine Gefährdung von Gesundheit oder Eigentum bilden, Fehler, die den ordnungsgemäßen Gebrauch verhindern und andere.

Controlling

Im Controlling unterscheidet man bei der Analyse von Abweichungsursachen drei Fehlerarten #Planungsfehler; hier wird die Umweltsituation falsch beschrieben. Dies kann durch falsche Annahmen von Marktentwicklungen, falsche Annahmen über Kosten- oder Ertragsfunktionen oder ähnliches beruhen #Realisationsfehler; dies kann durch unbeabsichtigtes Fehlverhalten aber auch durch beabsichtigtes (Prinzipal-Agent-Theorie) entstehen #Auswertungsfehler; durch Messfehler, Fehlbuchungen, falsche Interpreationen o.ä. verursachte Fehler

Denk-, Planungs- und Handlungsfehler

In der Psychologie und Handlungstheorie unterscheidet man Denk-, Planungs- und Handlungsfehler. Sie dienen als Grundlage zur Erklärung von menschlichem Versagen in technischen und sozialen Systemen. Das bekanntestes Beispiel dieser Fehlerform ist der Konstruktionsfehler.

Siehe auch

Fauxpas, MTBF,FMEA, Makel Kategorie:Messtechnik Kategorie:schaden ja:エラー

Störfall

Als Störfall bezeichnet man gemeinhin den ausserplanmäßigen Betrieb einer technischen Anlage, insbesondere der chemischen Industrie, oder eines Kernkraftwerkes.
Im juristischen Sinne ist der Begriff des Störfalls für verschiedene technische Anlagen bzw. Betriebe unterschiedlich definiert. In der Kerntechnik ist ein Störfall ein Ereignis bzw. Ereignisablauf, bei dessen Eintreten der Betrieb der Anlage oder die Tätigkeit aus sicherheitstechnischen Gründen nicht fortgeführt werden kann oder darf und für den die Anlage ausgelegt ist oder für den bei der Tätigkeit vorsorglich Maßnahmen und Einrichtungen vorgesehen sind. Ein Störfall hat immer eine Reaktorschnellabschaltung zur Folge. (http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/strlschv_2001/__3.html siehe § 3 Abs. 1 Nr. 28 Strahlenschutzverordnung). In der chemischen Industrie sowie sonstigen Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, aber auch für öffentliche Körperschaften (mit Ausnahme von Einrichtungen der Landesverteidigung), gelten in Deutschland die Vorschriften der 12. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz - Störfallverordnung vom 8. Juni 2005 (BGBl. I Nr. 33 vom 16. Juni 2005 S. 1598). Hier sind die wesentlichen Anforderungen an die Betreiber von Betriebsbereichen bzw. Anlagen, die unter den Anwendungsbereich der Störfallverordnung fallen, definiert (u.a. bestehen Pflichten zur Erstellung von Sicherheitskonzept, Sicherheitsmanagement, Sicherheitsbericht, Betriebliche Alarm- und Gefahrenabwehrpläne sowie zur Information der Öffentlichkeit). Gemäß dieser Verordung ist ein Störfall definiert als "ein Ereignis, wie z. B. eine Emission, ein Brand oder eine Explosion größeren Ausmaßes, das sich aus einer Störung des bestimmungsgemäßen Betriebs in einem unter diese Verordnung fallenden Betriebsbereich oder in einer unter diese Verordnung fallenden Anlage ergibt, das unmittelbar oder später innerhalb oder außerhalb des Betriebsbereichs oder der Anlage zu einer ernsten Gefahr oder zu Sachschäden nach Anhang VI Teil 1 Ziffer I Nr. 4 der Störfallverordnung führt und bei dem ein oder mehrere gefährliche Stoffe beteiligt sind". Die gefährlichen Stoffe sind dabei in der Verordnung selbst genannt. Betriebsbereiche bzw. Anlagen, für die die Verordnung zur Anwendung kommt, sind solche, für die Mengenschwellen vorhandener gefährlicher Stoffe bestimmte, in der Verordnung definierte Grenzwerte überschreitet. ---- "Störfall" ist ebenfalls ein Buch von [http://de.wikipedia.org/wiki/Christa_Wolf Christa Wolf]. Kategorie:Ereignis Kategorie:Sicherheitstechnik Kategorie:Umweltrecht

Havarie

Eine Havarie (von arabisch awār „Fehler, Schaden“) ist ein Schadensfall üblicherweise in Verbindung mit einem Wasserfahrzeug, bei dem das Fahrzeug und zumeist auch die beförderte Ware in erheblicher Weise in Mitleidenschaft gezogen werden. Im Extremfall gehen Fahrzeug und Ware unter. Sowohl das zu Schaden gekommene Fahrzeug als auch sein Eigentümer bzw. seine Passagiere werden als Havarist(en) bezeichnet. Der Begriff Havarie wird auch für Unfälle im Reaktorbereich von Kernkraftwerken verwendet. Die Havarie ist meistens die Folge einer Notsituation, etwa einer Seenot, die nicht oder nur teilweise abgewendet werden konnte. Die Schifffahrt kennt aber auch Havarien, denen keine erkennbaren Notsituationen vorausgingen, etwa bei Explosionen oder Zusammenstößen bei schlechten Sichtverhältnissen. Die vermögensrechtliche Abwicklung von Havarieschäden bezeichnet man als Haverei. In Deutschland gibt es Havariekommissare, die Verkehrsunfälle im Straßenverkehr mit großem Schadensausmaß untersuchen. Speziell in Österreich spricht man auch im Straßenverkehr bei beschädigten Fahrzeugen, vor allem im Fall von Totalschäden, von havarierten Fahrzeugen oder Havarien. In den Medien wird der Begriff Havarie auch für Schäden oder Unglücke an oder in Industrieanlagen, Bauwerken usw. benutzt. Er ist inzwischen ein Synonym für einen Unfall größeren Ausmaßes oder mit größeren Folgeschäden geworden. Zuweilen spricht man auch – unzutreffend – bei kollidierenden Himmelsobjekten von einer Havarie.

Seerecht

Im Seerecht wird unterschieden zwischen den Ereignissen Große Havarie, kleine Havarie und besondere Havarie.

Große Havarie

umfasst und beschreibt Schäden, die dem Schiff oder seiner Ladung zum Zweck ihrer Rettung vom Schiffer (meist Kapitän) oder auf dessen Anordnung vorsätzlich zugefügt werden. Das klingt zunächst paradox, doch kann z. B. die Rettung eines Schiffes und seiner Ladung darin bestehen, Teile der Ladung über Bord zu werfen (z. B. bei Schieflage). Im Falle einer Großen Havarie bilden der Schiffseigner (der Reeder) und die Interessenten, das heißt die Eigner der Ladung, eine Schadensgemeinschaft. Der Schaden wird anteilig auf alle Beteiligten aufgeteilt.

Kleine Havarie

umfasst und beschreibt gewöhnliche und ungewöhnliche Kosten der Schiffahrt (Lotsengelder, Hafengebühren, Leuchtfeuergeld, Schlepplöhne, Kosten für Quarantäne und Auseisung usw.)

Besondere Havarie

umfasst und bescheibt alle durch einen Unfall verursachten Schäden und Kosten, die nicht zur grossen Havarie gehören und keine Nebenkosten zur Fracht darstellen (particular average). Zur Schadensfeststellung werden meistens Havariekommissare (Surveyor) eingesetzt.

Siehe auch:


- Schiffsunglück
- Katastrophen der Seefahrt
- Massenkarambolage (im Straßenverkehr)
- Verkehrsunfall
- Güterschaden Kategorie:Verkehr Kategorie:Schifffahrt



Leistungsstörung

Leistungsstörung ist ein in der Rechtswissenschaft verwendeter Oberbegriff für verschiedene Fälle, in denen sich die Parteien eines Schuldverhältnisses nicht so verhalten, wie es der Zweck des Schuldverhältnisses - die Erbringung einer bestimmten Leistung durch den Gläubiger an den Schuldner - erfordert. Der Begriff wurde vermutlich von Heinrich Stoll geprägt, der 1936 ein Buch mit dem Titel "Die Lehre von den Leistungsstörungen" vorlegte. Zu den Leistungsstörungen werden insbesondere die Unmöglichkeit der Leistung, der Verzug des Schuldners und des Gläubigers und die Fälle der Schlechtleistung gezählt. Im einzelnen besteht keine volle Einigkeit über die Abgrenzung des Leistungsstörungsrechts.

Beispiele

Der Sinn der abstrakten Definition sei an einigen Beispielen erläutert: Von Unmöglichkeit der Leistung spricht man, wenn der Schuldner die Leistung, zu der er aufgrund des Schuldverhältnisses verpflichtet ist, nicht mehr erbringen kann. Wer einen PKW verkauft hat, schuldet dem Käufer die Übergabe und Übereignung dieses PKW. Wird der Wagen bei einem Verkehrsunfall völlig zerstört, ist die Erbringung der geschuldeten Leistung unmöglich. Der Schuldner kommt in Verzug, wenn er die Leistung nicht erbringt, obgleich sie möglich ist und er durch eine Mahnung dazu aufgefordert wurde. Dies ist etwa der Fall, wenn der Käufer eines PKW dem Verkäufer den Kaufpreis nicht zahlt, obwohl dieser ihn dazu auffordert. Weigert sich der Käufer, den PKW, den ihm der Verkäufer vertragsmäß liefern will, entgegenzunehmen, so kommt er in Gläubigerverzug. Von Schlechtleistung spricht man etwa dann, wenn der verkaufte PKW zwar wie vereinbart an den Käufer geliefert wird, aber einen Motorschaden hat und deshalb unbrauchbar ist.

Gesetzliche Regelung in Deutschland

Das Leistungsstörungsrecht ist im BGB größtenteils in den §§ 275-304 BGB und §§ 320-326 BGB geregelt. Spezielle Regelungen zur Schlechtleistung bei besonderen Verträgen finden sich in den Bestimmungen zur Gewährleistung etwa im Kaufrecht (§§ 434 ff. BGB) und im Recht des Werkvertrages (§§ 633 ff. BGB). Im Rahmen der Schuldrechtsreform von 2001/2002 wurde das Leistungsstörungsrecht durchgreifend geändert. Kern der Neuregelung ist die Einführung des Oberbegriffs der Pflichtverletzung für einige (aber nicht alle) Formen von Leistungsstörungen.

Literatur


- Ulrich Huber: Leistungsstörungen. 2 Bde. Tübingen 1999, ISBN 3-16-147114-8 und ISBN 3-16-147115-6 (zur Definition des Begriffs vgl. Bd. 1 S. 2-7).
- Wolfgang Ernst: Kommentierung von §§ 275, 280, 281-284, 286-304, 311a, 323-327 BGB. In Kurt Rebmann, Franz Jürgen Säcker, Roland Rixecker (Hrsg.): Münchner Kommentar zum Bürgerlichen Gesetzbuch. Bd. 2a. 4. Auflage. München 2003, ISBN 3-406-49821-3 (Ausführliche Darstellung des Rechtszustandes nach der Schuldrechtsreform) Kategorie:Schuldrecht

Meteorologie

Die Meteorologie ist ein Teilgebiet der Physik, wird jedoch in vielen Universitäten auch als Teil der Geowissenschaften verstanden und deren Fakultäten angegliedert. Das heutige Verständnis der Meteorologie ist vom Leitbegriff der „Physik der Atmosphären“ (kurz: Atmosphärenphysik) geprägt. Die Meteorologie ist somit ein Teil der Atmosphärenwissenschaften und konzentriert sich hierbei unter anderem auf die Dynamik der unteren Erdatmosphäre und das dadurch hervorgerufene Wetter. Die Klimatologie ist ebenfalls ein wichtiges und in den letzten Jahren allgemein bekannt gewordenes Teilgebiet der Meteorologie. Im Unterschied zur dynamischen Betrachtung der unteren Erdatmosphäre sind hierbei die zeitlichen Betrachtungsskalen (Wetter - Klima) wesentlich größer. Daraus ergeben sich Konsequenzen für Methodik und Berufspraxis in beiden Feldern. Ein weiteres wichtiges Feld der Meteorologie ist die Beobachtung von klima- und wetterrelevanten Vorgängen in der Atmosphäre vom Boden, aus der Luft und aus dem Weltraum. Klima

Aspekte der Meteorologie

Zwar ist der Hauptfokus der Meteorologie auf die großskaligen dynamischen Prozesse innerhalb der heutigen Erdatmosphäre gerichtet, jedoch sind die im Rahmen eines besseren Verständnisses der Wetterdynamik entwickelten Modellvorstellungen desselben auch in gleicher Weise auf andere Systeme übertragbar. Man zählt daher auch begrenzte Raumklimate bzw. Stadtklimate, extraterrestrische Atmosphären oder Atmosphären vergangener Zeitalter (Paläoklimatologie) zu den Studienobjekten der Meteorologie. Diese spielen jedoch meist nur in der Forschung eine größere Rolle, wo sie auch teilweise als 'Spielwiese' zur Verbesserung derjenigen Modelle dienen, die auch die derzeitige Erdatmosphäre beschreiben. Man versucht daher durch genaue Beobachtungen der Erdatmosphäre eine gesicherte Datengrundlage auszubilden und gleichzeitig diese Daten für die Schaffung eines immer besseren Verständnisses meteorologischer Prozessabläufe heranzuziehen.

Einordnung in den Fächerkanon und Teilgebiete

Viele Methoden, Herangehensweisen und Ideen der dynamischen Meteorologie entspringen der allgemeinen Fluiddynamik und finden weitere Anwendung in Meereskunde, Geophysik und Ingenieurwissenschaft, sowie in fast allen Umweltwissenschaften. Die Meteorologie ist abgesehen von der Wetterbeobachtung (Wetterkunde) eine junge Wissenschaft. Sie besitzt einen außerordentlich interdisziplinären Anspruch, vereint also sehr viele verschiedene Wissenschaften in sich. Die wissenschaftlichen Fachgebiete, die von der Meteorologie genutzt bzw. berührt werden, sind unter anderen:
- Physik (Hydrodynamik, Thermodynamik, Optik, Elektrodynamik, Quantenmechanik)
- Chemie (Ozonchemie, Stickstoffchemie)
- Agrarwissenschaft (Niederschlagsprognosen)
- Biologie (Climate Impact, Einfluss von Bewuchs auf Wetter/Klima)
- Geowissenschaften (Klimavariabilität)
- Medizin (Humanbiometeorologie, Arbeitsmedizin, Belastungsfaktoren)
- Mathematik, (Numerik, partielle Differentialgleichungen, Operatortheorie, Lineare Algebra)
- Informatik (Programmiersprachen, Algorithmik, Behandlung großer Datenmengen, Just-in-Time Verfahren, Präsentation)
- Jura/Wirtschaftswissenschaften (Energiehandel, Emissionshandel, internationale Abkommen) Die Meteorologie selbst lässt sich nach verschiedenen Richtungen unterteilen, wobei sich diese jedoch auch sehr stark überschneiden. Grundlagendisziplinen:
- Experimentelle Meteorologie – Messmethoden und -geräte der Meteorologie sowie Simulation und Durchführung von Experimenten. Als Sonderbereich beschäftigt sich die Satellitenmeteorologie mit Satellitenmessungen.
- Theoretische Meteorologie – Beschreibung der Atmosphäre und insbesondere deren Dynamik durch mathematisch-physikalische Methoden.
- Synoptische Meteorologie – Untersuchung des Wetters und seinen Änderungen, mit dessen Darstellung und Vorhersage.
- Atmosphärenchemie – Erforschung chemische Reaktionen in der Erdatmosphäre.
- Klimatologie – Trendanalyse langfristiger Änderungen innerhalb der Amtosphärendynamik.
- Extraterrestrische Meteorologie – Meteorologie anderer Himmelskörper. Angewandte Bereiche:
- Wettervorhersage – Kurzfristige Prognose der Wetterentwicklung.
- Technische Meteorologie – Auswirkung meteologischer Zusammenhänge auf technische Bereiche.
- Agrar- und Biometeorologie – Einflüsse des Wetters auf Lebewesen bzw. die Biosphäre im weitesten Sinne.
- Verkehrsmeteorologie - Beratung und Sicherung in Bezug auf die Bedeutung meteorologischer Gegebenheiten auf Straßenverkehr, Schifffahrt und insbesondere Luftfahrt (siehe Meteorologie in der Luftfahrt)
- Hydrometeorologie – Erforschung des Wasserkreislaufs in der Atmosphäre als gemeinsame Disziplin mit der Hydrologie. Die Zusammenstellung ist hierbei nicht vollständig. Insbesondere beschäftigt sich die Meteorologie nicht nur mit der Troposphäre, also der untersten Schicht der Atmosphäre, sondern auch mit Stratosphäre und in beschränktem Umfang sogar mit Mesosphäre und Thermosphäre. Hierbei spielen Radiosonden, Wetter- und Umweltsatelliten eine entscheidende Rolle. Der zugehörige Teilbereich der Meteorologie ist die Aerologie bzw. Aeronomie.

Datenquellen und Datenqualität

Die wichtigste Aufgabe und zugleich das größte Problem der Meteorologie als empirischer Wissenschaft bestehen in der Erfassung, Bearbeitung und insbesondere in der Bewertung und dem Vergleich von Daten. Im Unterschied zu anderen Naturwissenschaften kann man in der Meteorologie dabei nur für eine kleine Minderheit von Fragestellungen kontrollierbare Laborbedingungen herstellen. Meteorologische Datenerfassung ist daher in der Regel an die von der Natur vorgegebene Rahmenbedingungen geknüpft, was die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen einschränkt und insbesondere den Reduktionismus auf geschlossen durch eine Messung beantwortbare Fragestellungen erschwert. Die wichtigsten Grundgrößen sind: Grundgrößen
- Lufttemperatur
- Luftfeuchtigkeit (Taupunkt)
- Luftdruck
- Luftdichte
- Windrichtung bzw. Hauptwindrichtung
- Windstärke (phänomenologisch) bzw. Windgeschwindigkeit (Vektor, horizontal und vertikal)
- Niederschlagsart
- Niederschlagsmenge
- Bewölkung
- Sichtweite
- Globalstrahlung
- Albedo Diese Größen werden in verschiedenen Standardformaten, beispielsweise dem Meteorological Aviation Routine Weather Report gesammelt, oder nach bestimmten Mustern klassifiziert, wie beispielsweise der Beaufort-Skala oder der Zeichengebung einer Wetterkarte. Einige Daten werden täglich zu bestimmten Uhrzeiten erhoben, den Mannheimer Stunden. Sie werden durch eine Vielzahl von meteorologischen Messgeräten erfasst, wobei die folgende Aufzählung nur die wichtigsten Beispiele aus dieser Vielfalt auflistet: erfasst
- Thermometer bzw. Thermograph (Temperatur)
- Hygrometer bzw. Hygrograph (Luftfeuchtigkeit)
- Thermohygrograph (Temperatur/Luftfeuchtigkeit)
- Barometer bzw. Barograph (Luftdruck)
- Niederschlagsmesser bzw. Regenmesser/Ombrometer (Niederschlagsart/Niederschlagsmenge)
- Anemometer (Windgeschwindigkeit) bzw. Windsack (Windstärke/Windrichtung)
- Windfahne (Windrichtung)
- SODAR (Windgeschwindigkeit/Windrichtung)
- Aerograph
- Niederschlagsradar (Doppler-Radar)
- Wettersatellit
- Lysimeter (Versickerungs-Verdunstungs-Verhältnis > Evapotranspiration)
- Netradiometer/Netto Radiometer (Globalstrahlung)
- Pyranometer (Globalstrahlungsensor)
- Albedometer (Strahlungsbilanzsensor) Aus der Vielzahl von Messgeräten, der Art der Messgrößen und dem Ziel ihrer Verwendung, ergeben sich zahlreiche Probleme. Es gibt beispielsweise keine wirklich zufriedenstellende Messmethode zur quantitativen Erfassung des Niederschlags. Dieser ist vor allem in Form von Nebel, Tau, Schnee und Hagel nur schlecht und meist auch nur mit einem gesonderten Messgerät, damit aber auch mit verschiedenen Messfehlern, für jede Niederschlagsart einzeln zu erfassen. Nur durch geeignete und standortspezifische Korrekturfaktoren sowie eine hohe Messerfahrung lässt sich dieses Problem ausgleichen, was jedoch zwangsläufig auch die Frage nach der Vergleichbarkeit der Werte verschiedener Messstationen aufwirft. Problematisch sind hier auch Starkregenereignisse, die statistisch nachgewiesene Ablenkung von Niederschlagspartikeln durch das Messgerät selbst und auch die Frage nach der Übertragbarkeit der Niederschlagswerte auf die Umgebung des Messpunktes, besonders bei stark ausgeprägten topographischen Höhenunterschieden. Auch alle anderen Größen sind mit ähnlichen, wenn auch nicht so starken Problemen behaftet, beispielsweise konnte lange Zeit die vertikale Komponente der Windgeschwindigkeit nicht richtig erfasst werden und auch heute noch ist die Messung vertikaler Gradienten sehr aufwendig. Man beschränkt sich daher auch meist auf Bodenmessungen, wobei je nach Messgröße standardisierte Bodenabstände von meist zwei oder zehn Metern angewendet werden. Zu beachten gilt hierbei, dass eine einzelne meteorologische Messung nahezu bedeutungslos ist und die Wetterdynamik in größeren Raumskalen nur durch eine Vielzahl von Messungen verstanden und prognostiziert werden kann. Diese Messungen müssen hierfür jedoch vergleichbar sein, weshalb die Normung und Standardisierung von Messgeräten und Messverfahren eine außerordentliche Rolle in der Meteorologie spielt, jedoch aufgrund vielfältiger praktischer Probleme auch nur bedingt umgesetzt werden kann. Man spricht daher auch von Messnetzen und die Einrichtung von Wetterstationen. Diese befolgen in der Regel die VDI-Richtlinie 3786 oder anderen, teilweise weltweit durch die World Meteorological Organization standardisierten Richtlinien. Zu einer räumlichen Vergleichbarkeit der Daten, die zur Wettervorhersage notwendig ist, kommt jedoch auch eine zeitliche Vergleichbarkeit, die unter anderem für Klimaprognosen eine entscheidende Rolle spielt. Wird die Entwicklung der Messgeräte und damit der Messgenauigkeit bei der Analyse teilweise sehr alter Daten nicht berücksichtigt, so sind diese Daten wissenschaftlich beinahe wertlos, weshalb weltweit oft veraltete und seit Jahrzehnten unveränderte Messgeräte noch sehr weit verbreitet sind. Auch ist dies eine Kostenfrage, denn es ist hier nicht immer sinnvoll, die modernsten und damit teuersten Messgeräte zu verwenden, da diese nur für einzelne Länder bzw. Institute bezahlbar sind. Zudem ist jeder Wechsel der Messapparatur mit einem Wechsel der Datenqualität verknüpft, was bei längeren und sehr wertvollen Messreihen von vielen Jahrzehnten bis wenigen Jahrhunderten leicht zu falsch postulierten bzw. interpretierten Trends führen kann. Es wird also oft zugunsten der Vergleichbarkeit auf eine höhere Genauigkeit verzichtet. Bei einer globalen Erwärmung von wenigen Grad Celsius sind diese sehr alten Daten meist wenig hilfreich, da schon ihr Messfehler in der Regel den Effekt dieser möglichen Temperaturänderungen übersteigt. Ein großer Teil der Argumente von sogenannten „Klimaskeptikern“ basiert auf dieser teilweise umstrittenen Datenlage, es existieren jedoch auch andere natürliche Klimaarchive mit wesentlich genaueren Daten über sehr lange Zeiträume. Es ergibt sich also die Notwendigkeit, bedingt durch standortspezifische, personelle und messtechnische Faktoren, Messdaten kritisch zu hinterfragen und diese richtig einzuordnen. In der Meteorologie steht hierbei die räumliche Datenanalyse im Vordergrund, in der ansonsten eng verwandten Klimatologie spielt hingegen die zeitliche Datenanalyse (Zeitreihenanalyse) die Hauptrolle.

Strahlungsmessung

Die Gewinnung von physikalischen Größen aus Messungen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums ist eine Herausforderung, die nur mit großem technischen Aufwand sowie durch Einsatz von Modellen gelingt.

Satellitenmessung

Ein wichtiges Hilfsmittel für Meteorologen, speziell der Satellitenmeteorologie, bildet heutzutage die Satelliten, insbesondere die Wettersatelliten und Umweltsatelliten. Man unterscheidet hierbei geostationäre Satelliten, die in einer Höhe von 36000 km stationär über der Erde verankert sind und Satelliten, die auf so genannten LEOs (Low Earth Orbits) in 400 bis 800 km die Erde umkreisen. Aufgrund der großflächigen Erfassung von Messdaten, lassen sich mit Satelliten globale Zusammenhänge erfassen und damit letztendlich auch verstehen. Um mit Satellitendaten arbeiten zu können, sind weit reichende Kenntnisse in der Datenverarbeitung notwendig. Satellitendaten können als Grundlage für die Klimatologie genutzt werden, um deren Modelle zu verbessern und eine umfassende und gleichmäßige Datenerfassung zu ermöglichen. Immer häufiger werden solche Daten daher benutzt, um Erkenntnisse über Regionen zu erhalten, die keiner anderen Messmethode zugänglich sind. Ein Beispiel sind hier Niederschlagsschätzungen oder Windgeschwindigkeitsbestimmungen über den Ozeanen. Dort hat man kein enges Messnetz zur Verfügung und war lange Zeit auf großflächige Datenextrapolationen angewiesen, was selbst heute noch dazu führt, dass bei stark marin geprägten Wetterlagen, beispielsweise an der Westküste Nordamerikas, wesentlich geringere Vorhersagequalitäten erreicht werden können als bei kontinental bestimmten Wetterlagen. Alle nicht satellitengestützten Datenerhebungen auf dem Ozean stammen hierbei aus Schiffs- oder Bojenmessungen, beziehungsweise von Messstationen auf vereinzelten Inseln. Kenntnisse zu den Wetterverhältnisse über den Ozeanen können daher zu einer Verbesserung der Gesamtvorhersagen von Niederschlagsereignissen an Küsten führen. Dies ist gerade für die vom Monsun betroffenen Länder, wie Indien, eine (lebens)wichtige Information.

Modelle und Simulationen

Besonders in der Klimatologie (Klimamodell), aber auch in der Meteorologie (Numerische Wettervorhersage) und Fernerkundung spielen Modelle eine herausragende Rolle. Sie gewinnen ihre Bedeutung durch verschiedene Faktoren:
- Mit zunehmender Entwicklung der Messtechnik und dem steigenden Anspruch an Wettervorhersagen steigt auch die Datenmenge enorm an. Dadurch ist eine schriftliche Auswertung der Daten auf Wetterkarten nicht mehr ausreichend. Vereinfachte Modelle und Rechnersimulationen sind daher schneller, kostengünstiger und ermöglichen erst die umfangreiche Datenauswertung.
- Der Zeiträume in denen viele Effekte, beispielsweise Meeresspiegelschwankungen, auftreten sind enorm hoch und können nur mit Modellen simuliert werden. Sie sind nicht direkt beobachtbar und zudem existieren keine durchgehenden und qualitativ ausreichenden Messreihen für solche Zeiträume. Meteorologen haben also in der Regel kein Labor, in dem sie Messungen durchführen können und sind daher auf theoretische Modelle angewiesen. Diese müssen daraufhin wiederum mit real beobachteten Effekten verglichen werden. Ausnahmen sind beispielsweise die Klimakammer AIDA des Forschungszentrums Karlsruhe und die Klimakammer am Forschungszentrum Jülich. Das Design von Modellen ist ebenso eine Herausforderung, wie deren inhaltliche Gestaltung. Nur Modelle, die die Natur möglichst adäquat beschreiben, sind in Forschung wie Praxis sinnvoll einsetzbar. Da solche Modelle wegen der Komplexität des modellierten Systems leicht ganze Rechenzentren beschäftigen können, ist eine effiziente Algorithmik, also die Natur vereinfachende statistische Annahmen, ein wichtiger Punkt bei der Entwicklung der Modelle. Nur auf diese Weise können Rechenzeit und somit die Kosten überschaubar gehalten werden. In den 20er Jahren des 19. Jahrhunderts hat der Mathematiker Lewis Fry Richardson Methoden entwickelt, mit Hilfe derer die enorme Komplexität mathematischer meteorologischer Modelle angegangen werden konnten. Diese sind heute noch häufig die Grundlage meteorologischer Simulationen (Simulationsmodell) auf Supercomputern. Diese dienen daher auch nicht ohne Grund in sehr vielen Fällen zur Simulation der Wetter- bzw. Klimadynamik, wobei diese ihre Grenzen, trotz teilweise gigantischer Größendimensionen, schnell erreichen. Es lassen sich verschiedene Arten von Atmosphärenmodellen grob unterscheiden: Strahlungstransfermodelle (bspw. KOPRA), Chemietransportmodelle (bspw. ECHAM) und dynamische Modelle. Der Trend geht jedoch zu integrierten Modellen oder „Weltmodellen“, die die gesamte Natur nachzeichnen (SIBERIA 2). Bei der Verbesserung der Qualität der Modelle fließen, wie überall in der physikalischen Modellierung, sowohl statistische Verfahrensweisen als auch experimentelle Beobachtungen, neue Ideen usw. in das Verfahren ein. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Entwicklung, die zur Erkenntnis geführt hat, dass die Veränderung von Spurengasmengen in der Atmosphäre (bspw. Kohlendioxid oder Ozon) zu einer 'ungesunden' Wärmeentwicklung der Biosphäre führen können (bspw. Treibhauseffekt, Abkühlung der Stratosphäre). Auch die Entdeckung des Ozonloches und die Verstärkung des Augenmerkes der Wissenschaftler auf die damit zusammenhängende Atmosphärenchemie fällt in diese Kategorie. Einfachstes meteorologisches Modell und zugleich die erste Bewährungsprobe für alle neuentwickelten Modelle zur Wettervorhersage, ist die simple Übertragung des aktuellen Wetters auf die Zukunft. Es gilt hierbei der einfache Grundsatz eines konstanten Wetters, man nimmt also an, das Wetter des nächsten Tages wird dem des aktuellen Tages entsprechen. Da Wetterlagen oft lange nahezu gleichbleibend sind, hat diese einfache Annahme bereits eine Erfolgswahrscheinlichkeit von circa 60%.

Weiterführendes

Die Sonne als Basis des Wetters


- Sonne
- Strahlungshaushalt der Erde
- Sonnenschein
- Solarkonstante
- Solarstrahlung
- Sonnenstrahlung
- Sonnenenergie
- Kosmische Strahlung
- Treibhauseffekt
- Milanković-Zyklen

Rolle des Wassers


- Wasser
- Wasserdampf
- Eis
- Luftfeuchtigkeit
- Wasserkreislauf

Listen


- Themenliste Wetter und Klima
- Liste der Abkürzungen in der Meteorologie
- Kategorien Meteorologie, Meteorologen und meteorologische Messgeräte

Behörden, Verbände, Firmen

Deutschland
- Deutsche Meteorologische Gesellschaft
- Deutscher Wetterdienst
- Verband Deutscher Wetterdienstleister (zahlreiche private Wetterdienste)
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt USA
- American Meteorological Society
- National Center for Atmospheric Research
- National Oceanic and Atmospheric Administration :
- National Severe Storms Laboratory :
- National Weather Service :
- Storm Prediction Center :
- National Hurricane Center :
- National Climatic Data Center
- American Geophysical Union Großbritannien
- Royal Meteorological Society
- Met Office - Wetterdienst des Vereinigten Königreichs GB Frankreich
- Meteo France Europa
- European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
- EUMETSAT - European Meteorological Satellite Organisation International
- World Meteorological Organization
- International Association of Broadcast Meteorology
- World Data Center for Remote Sensing of the Atmosphere
- Internationale Union für Geodäsie und Geophysik

Literatur

Deutschsprachige Lehrbücher
- Malberg, H. (2002): Meteorologie und Klimatologie. Eine Einführung. (4., aktualisierte u. erweiterte Aufl.). Springer, Berlin. ISBN 3540429190
- Weischet, W. (2002): Einführung in die allgemeine Klimatologie: physikalische und meteorologische Grundlagen. (6., überarb. Aufl.). Borntraeger, Berlin. ISBN 3443071236
- Häckel H. (1999): Meteorologie. 4. Aufl. Ulmer Verlag, Stuttgart; UTB 1338; 448 S. ISBN 3825213382
- Zmarsly, Kuttler W., Pethe H. (2002): Meteorologisch-klimatologisches Grundwissen. Eine Einführung mit Übungen, Aufgaben und Lösungen. Ulmer Verlag, Stuttgart; ISBN 3825222810 Deutschsprachige Sachbücher
- Kachelmann J., Schöpfer S. (2004): Wie wird das Wetter? Rowohlt, Reinbek. ISBN 3498063774
- Klage J. (2002): Wetter macht Geschichte. Der Einfluß des Wetters auf den Lauf der Geschichte. FAZ-Buch, Frankfurt; 236 S. ISBN 3898430979 Andere Sprachen
- Barry R. G., Chorley R. J. (2003): Atmosphere, Weather and Climate. 8th ed., Routledge, London; 536 pp. ISBN 0415271703
- Frater H. (1999): Weather and Climate. CD-ROM, Springer Verlag, Berlin.
- Holton J. R. et. al. (2002): Encyplopedia of Atmospheric Sciences. San Diego, London, Academic Press. ISBN 0122270908
- Schaefer J., Day J.A. (1981): Atmosphere. Clouds, rain, snow, storms. Peterson Field Guides. Houghton Mifflin Company, Boston, New York.

Weblinks

Portale und Communitys
- [http://www.geosciences-forum.com/ Geosciences-Forum: Meteorologie]
- [http://www.meteo.ch/ Schweizer Wetterportal]
- [http://www.wetterzentrale.de/ Sehr gute deutsche Webseite für Wetterkarten (auch ältere), Vorhersagediagramme und Satellitenbilder mit dem wohl meistbesuchten deutschsprachigen Diskussionsforum für Hobbymeteorologen, Chat, Bildergalerie und vielem mehr.]
- [http://www.wetterstationen.info/ Tests von Wetterstationen für Privatanwender, Forum]
- [http://www.wetterturnier.de/ Wer macht die beste Wettervorhersage?]
- [http://www.wetterforum.com/ Wetterforum.com] Daten- und Bildmaterialien
- [http://de.allmetsat.com/ Beobachtungen und Wetterprognosen - Bilder der Satelliten]
- [http://www.top-wetter.de/ Bildergalerien, Klimadiagramme, Ausführliche Linksammlung]
- http://www.wetteronline.de/ - Allgemeine Informationen zum Wetter mit detaillierten Windkarten für Nordsee, Ostsee und Mittelmeer.
- [http://www.wolkenatlas.de/ Informationen und Bilder rund um das Thema Wolken.] Sonstiges
- http://www.wetterpate.de - Erwerbbare Patenschaften für Hoch- und Tiefdruckgebiete beim Institut für Meteorologie der FU Berlin. Kategorie:Naturwissenschaft ! Kategorie:Geowissenschaft Kategorie:Physik ja:気象学 ko:기상학 ms:Meteorologi

Hochdruckgebiet

in Abhängkeit von der Höhe.]] Als Hochdruckgebiet, auch Antizyklone (Einzahl), bezeichnet man Gebiete, welche horizontal durch einen höheren Luftdruck als in ihrer Umgebung gekennzeichnet sind. In einem Hochdruckgebiet sinken Luftmassen großräumig ab. Dabei erwärmt sich die Luft adiabatisch, so dass keine Kondensation und mithin Wolkenbildung stattfinden kann. In Bodennähe strömt die Luft aus dem Hochdruckgebiet in Richtung Tiefdruckgebiete hinaus - sie divergiert. Es gibt daher im Hoch keine Fronten. Auf der Nordhalbkugel umströmt der Wind ein Hoch im Uhrzeigersinn, also im mathematisch negativen Drehsinn, auf der Südhalbkugel entsprechend umgekehrt. Der Drehsinn wird durch die auftretende Corioliskraft bestimmt, die eine sich bewegende Luftmasse auf der Nordhalbkugel in Bewegungsrichtung nach rechts ablenkt und auf der Südhalbkugel entsprechend in Bewegungsrichtung nach links, wobei die Stärke dieser Ablenkung vom Äquator zu den Polen zunimmt und von der Windgeschwindigkeit abhängt. Ein Kältehoch entsteht, wenn sich Luft beispielsweise über einer kühlen Landmasse abkühlt. Die Luft hat dann eine größere Dichte und übt einen höheren Druck auf die Unterlage aus. Ein dynamisches Hoch wird durch die Rossby-Wellen (Polarfrontjetstream) erzeugt. Großen Einfluß auf das Wetter Mitteleuropas übt hierbei das dynamische Azorenhoch aus. Ein Höhenhoch ist ein Hochdruckgebiet, das in großen Höhen auftritt und daher in Höhenwetterkarten dargestellt wird. Es ist immer mit einem Bodentief verbunden, da bei der Erwämung von Oberflächen der vertikale Druckgradient abgesenkt wird und sich die relative Luftdruckerniedrigung am Boden mit zunehmder Höhe in einem relativ zur horizontalen Umgebung höheren Druck widerspiegelt. Man kann daher im umgekehrten Fall auch aus einem Bodenhoch (auch thermisches Hoch) ein Höhentief ableiten.

Namensvergabe

Seit 1954 werden die Namen für Hoch- und Tiefdruckgebiete, die das Wetter in Europa beeinflussen, vom Meteorologischen Institut der Freien Universität Berlin vergeben. Seit 1998 erfolgt die Namensvergabe in jährlich wechselndem Turnus: In geraden Jahren erhalten die Hochdruckgebiete männliche und die Tiefdruckgebiete weibliche Vornamen, in ungeraden Jahren ist dies umgekehrt. Mit der Ende 2002 ins Leben gerufenen „Aktion Wetterpate“ (siehe Weblink) kann man eine Patenschaft für Druckgebilde übernehmen. Der Pate kann dann den Namen bestimmen, auf den das Tief oder Hoch von der Universität getauft werden soll, und erhält ausführliches Material wie Wetterkarten, Urkunden und die „Lebensgeschichte“ des Druckgebildes. Siehe auch: Winde und Windsysteme, Wind und Luftdruckgürtel

Weblinks


- [http://www.wetterpate.de Aktion Wetterpate] Kategorie:Meteorologie

Geologie

Die Geologie (von griechisch γη, ge „Erde“ und λογος, logos „Wort“) ist die Wissenschaft vom Aufbau, von der Zusammensetzung und Struktur der Erde, ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer Entwicklungsgeschichte, sowie der Prozesse, die sie formten und auch heute noch formen. Die Bezeichnung Geologie im heutigen Sinn findet man zuerst 1778 bei Jean-André de Luc (1727–1817). Horace-Bénédict de Saussure (1740–1799) führte Geologie im Jahr 1779 als feststehenden Begriff ein. Davor war der Begriff Geognosie gebräuchlich. Geognosie Das Material, mit dem sich Geologen hauptsächlich beschäftigen, sind Gesteine. Im Gelände, oder unter Tage, gliedert der Geologe die aufgeschlossenen (offen zugänglichen) Gesteine, an Hand von äußeren Merkmalen, in definierte Einheiten. Diese Kartiereinheiten müssen sich bei dem gewählten Maßstab auf einer geologischen Karte, oder in einem geologischen Profil, darstellen lassen. Durch Extrapolation kann er so vorhersagen, wie die Gesteine im Untergrund gelagert sind. Die genauere Untersuchung der Gesteine (Petrografie, Petrologie) findet aber meist im Labor statt. Mit den einzelnen, z.T. mikroskopisch kleinen, Bestandteilen der Gesteine, den Mineralen, befasst sich die Mineralogie. Mit dem Fossilinhalt, die Paläontologie. Die Geologie hat vielfältige Berührungspunkte mit anderen Naturwissenschaften, die als Geowissenschaften zusammen gefasst werden. Selbst die Mathematik hat einen speziellen Zweig, die Geostatistik, hervorgebracht, der besonders im Bergbau Verwendung findet. Aber auch in anderen Feldern der Geowissenschaften werden oft statistische Methoden angewandt. Im Grenzgebiet zur Astronomie bewegt sich die Planetengeologie, die sich seit Beginn der Erforschung unseres Sonnensystems mit Sonden und Satelliten, mit fremden Himmelskörpern zu beschäftigen beginnt.

Geschichte der Geologie

Siehe Geschichte der Geologie.

Allgemeine Geologie

Die allgemeine Geologie befasst sich mit den Kräften, die auf den Erdkörper einwirken und zur Gesteinsbildung beitragen. Jedes Gestein kann an Hand seiner spezifischen Ausbildung (Gefüge, Struktur) einer der drei großen Gesteinsfamilien zugeordnet werden: Sedimentite, Magmatite und Metamorphite. Jedes Gestein kann durch geologische Vorgänge in ein Gestein der jeweils anderen beiden Familien umgewandelt werden, (siehe dazu: Kreislauf der Gesteine). Die Prozesse, die an der Erdoberfläche wirken, werden als exogen, die im Erdinneren als endogen bezeichnet. Die exogene Dynamik führt zur Bildung von Sedimentgesteinen. Dies geschieht durch
- physikalische Erosion anderer Gesteine durch Wind, Wasser oder Eis, und Massenbewegungen großer Gesteinsmengen unter dem Einfluss der Schwerkraft,
- chemische Verwitterung,
- physikalische Ablagerung des zerkleinerten Materials (Detritus), z.B. als Sand,
- chemische Ausfällung von Evaporiten (wie z.B. anorganische Kalke, Gips, Salz) und
- biogene Bildung von Sedimenten (wie die meisten Kalksteine oder Diatomit).
- Ein eigenes, komplexes Gebiet exogener Prozesse behandelt die Bodenkunde. Die endogene Dynamik führt zur Bildung von Metamorphiten und Magmatiten. Sie beginnt mit der
- Erhöhung des Drucks, unter der andauernden Ablagerung von weiteren Sedimenten auf die unterlagernden Schichten. Durch Entwässerung, Kompaktion und Verfestigung (Diagenese) wird aus den Lockersedimenten festes Gestein, wie z.B. Sandstein.
- Die Verformung von Gesteinen und die Rekristallisierung von Mineralen unter zunehmend höheren Temperaturen und Drücken wird als Metamorphose bezeichnet. Dabei bleibt das Gestein aber zunächst noch in festem Zustand. Aus magmatischen Gesteinen und grobkörnigen Sedimenten entstehen dabei oft Gneise, aus feinen Sedimenten Schiefer.
- Schließlich kann es aber doch zur Aufschmelzung der Gesteine kommen (Anatexis). Glutflüssige Magmen steigen dann wieder aus dem Erdmantel auf.
- Wenn die Magmen in der Erdkruste stecken bleiben und erkalten, bilden sich Plutonite, z.B. aus Granit, wenn sie die Erdoberfläche erreichen, kommt es zur Bildung von Vulkaniten wie Lava oder vulkanische Asche. Die Bewegungen, die die Oberflächengesteine in die Tiefe verfrachten, verformen und falten, aber gleichzeitig die Tiefengesteine wieder an die Oberfläche bringen, sowie die Spuren, die diese Kräfte in den Gesteinen hinterlassen, wie Faltung, Scherung und Schieferung, werden von der Tektonik und der Strukturgeologie untersucht.

Historische Geologie

Die historische Geologie erforscht die Geschichte der Erde im Allgemeinen und die Entwicklungsgeschichte (Evolution) der Lebewesen im Besonderen. Um aus der heutigen Situation Rückschlüsse auf die Vergangenheit ziehen zu können, bedienen sich die Geologen des Prinzips des Aktualismus. Dieses lässt sich in einem Satz zusammenfassen: Der Schlüssel zur Vergangenheit ist die Gegenwart. Auf die geologische Wirklichkeit angewandt: Findet ein Geologe alte Gesteine, die z.B. fast identisch mit ausgeflossenen Laven eines heute aktiven Vulkans sind, dann geht er davon aus, dass es sich bei dem gefundenen Gestein ebenfalls um vulkanisches Material handelt. Allerdings lässt sich der Aktualismus nicht auf alle Gesteine anwenden. Z.B lässt sich die Bildung von Eisenerzlagerstätten (BIF—„Banded Iron Formations“) heute nicht mehr beobachten, da sich die chemischen Bedingungen auf der Erde derart geändert haben, dass die Entstehung solcher Gesteine nicht mehr stattfindet. Andere Gesteine bilden sich eventuell in solchen Tiefen, dass ihre Bildung außerhalb des Zugriffs des Menschen liegt. Um die Entstehung solcher Gesteine zu verstehen, greifen die Geowissenschaftler auf Laborexperimente zurück. Geologen unterscheiden sich von anderen Naturwissenschaftlern in ihrer Haltung gegenüber der Zeit. Physiker und Chemiker beobachten Vorgänge, die oftmals nur Bruchteile von Sekunden andauern: eine rasch ablaufende chemische Reaktion wie eine Explosion oder radioaktiver Zerfall von Atomkernen. Die Bildung eines Gebirges, oder die Ablagerung mächtiger Sedimentschichten, kann aber mehrere Dutzend Millionen Jahre dauern. Um sich in diesen riesigen Zeiträumen zurechtzufinden, wurde die geologische Zeitskala entwickelt. (siehe auch geologische Zeitskala (Tabelle)) Als Instrument zur Entwicklung einer geologischen Zeittafel oder -skala benutzen Geologen die Stratigraphie. Die Grundlage der Stratigraphie bildet ein einfaches Prinzip: die Lagerungsregel. Eine Schicht im Hangenden ('oben') wurde später abgelagert, als die Schicht im Liegenden ('unten'). Allerdings sollte beachtet werden, dass ursprünglich horizontal abgelagerte Schichten durch spätere tektonische Bewegungen verstellt oder sogar überkippt sein können. In diesem Fall ist man auf die Existenz von eindeutigen Oben-Unten-Kriterien angewiesen, um die ursprüngliche Lagerung zu bestimmen. Weiterhin gilt, dass Schichten, die solche verstellten Gesteine mit einer Diskordanz, dh. schiefwinklig zur Schichtung, überlagern, ebenfalls jünger sind als letztere. Dasselbe gilt aber auch für magmatische Gänge und Intrusionen aus der Tiefe, die die Schichten von unten durchschlagen. Bei der Erstellung eines stratigraphischen Profils werden besonders Erkenntnisse der Paläontologie angewandt. Wenn die Reste eines bestimmten Lebewesens (Fossil) nur in ganz bestimmten Schichten auftreten, gleichzeitig aber eine weite, überregionale Verbreitung haben, und möglichst unabhängig von örtlichen Variationen der Ablagerungsbedingungen (Fazies) sind, dann spricht man von einem Leitfossil. Alle Schichten, in denen sich diese Leitfossilien finden, haben somit das selbe Alter. Nur wenn keine Fossilien vorhanden sind muss man Zuflucht zur Lithostratigraphie nehmen. Dann kann die Zeitgleichheit bestimmter Schichten nur bei seitlicher Verzahnung nachgewiesen werden. Um tektonische Abläufe zu rekonstruieren, untersucht der Geologe den Versatz und die Verformung der Gesteine durch Klüftung, Schieferung, Störung und Faltung. Auch hier sind diejenigen Strukturen die jüngsten, die die anderen durchschlagen, aber selbst nicht versetzt sind. Die Kunst ist hier Verwickeltes einfach, Ruhendes bewegt zu sehen. (Hans Cloos) Ein prinzipielles Problem ist die Tatsache, dass man mit obigen Methoden nur eine relative Zeitskala (Geochronologie), ein Vorher-Nachher der verschiedenen Gesteinsbildungen, aber keine absoluten Datierungen erhält. Zwar hatte man schon früh versucht die Sedimentationsraten bestimmter Gesteine zu schätzen, aber leider steckt die meiste Zeit ja nicht in den Schichten selbst, die sich in relativ kurzer Zeit gebildet haben können, sondern v.a. in den Lücken zwischen den Schichten und in den Diskordanzen zwischen verschiedenen Schichtpaketen. Deshalb reichte die absolute Zeitskala, die mit Hilfe von Jahresringen in Bäumen (Dendrochronologie, oder durch Auszählung der Warven-Schichtung in Ablagerungen der letzten Eiszeit gewonnen wurden, nur wenige tausend Jahre zurück. Erst mit der Entdeckung der natürlichen Radioaktivität fanden sich zuverlässige Methoden für die absolute Datierung, auch von ältesten Gesteinen. Siehe auch: Rubidium-Strontium-Methode, Kalium-Argon-Methode, Radiokarbon-Methode.

Angewandte Geologie

Die angewandte Geologie gliedert sich in eine Vielzahl unterschiedlichster Felder, die sich sowohl unter einander als auch mit anderen Wissenschaften verzahnen. Der Nutzen besteht nicht nur in der effizienten Ausbeutung der natürlichen Ressourcen der Erde, sondern auch in der Vermeidung von Umweltschäden und der Frühwarnung vor Naturkatastrophen, wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen und Tsunamis. Siehe: Geowissenschaften Einige wichtige Teilgebiete der angewandten Geologie sind beispielsweise:
- Hydrogeologie
- Ingenieurgeologie
- Lagerstättenkunde Es besteht eine enge Verzahnung angewandter geologischer Gebiete mit anderen Disziplinen, wie z.B. Bauingenieurwesen, Bergbau- und Hüttenwesen, Materialkunde oder Umweltschutz.

Liste bedeutender Geologen


- Georgius Agricola (1494 - 1555)
- Friedrich August von Alberti (1795 - 1878)
- Leopold von Buch (1774 - 1853)
- Johann Georg von Charpentier (1786 - 1855)
- Hans Cloos (1885 - 1951)
- Alcide Dessalines d'Orbigny (1802 - 1857)
- James Dwight Dana (1813 - 1895)
- Bartholomäus Eberl (1883-1960)
- Rudolf Falb (1838-1903)
- Karl von Fritsch (1838 - 1906)
- Gerard Freiherr von de Geer (1858 - 1943)
- James Hutton (1726 - 1797)
- Charles Lyell (1797 - 1875)
- Albrecht Penck (1858 - 1945)
- Karl von Raumer (1783 - 1865)
- William Smith (1769 - 1839)
- Hans Stille (1876 - 1951)
- Eduard Suess (1831 - 1914)
- Otto Martin Torell (1828 - 1900)
- Alfred Wegener (1880 - 1930)
- Abraham Gottlob Werner (1749 - 1817)

Siehe auch


- Geowissenschaften
- Geschichte der Geologie
- Liste geologischer Begriffe
- Wollaston-Medaille
- Geological Society of London

Literatur


- Frank Press und Raymond Siever (3. Aufl. 2003): Allgemeine Geologie, Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 3-8274-0307-3 (Originalausgabe: Understanding Earth, W.H.Freeman & Co. New York)
- Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz: Grundlagen der Geologie., 2. Aufl. 2003. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-8274-1394-X
- Georg Agricola: Vom Berg- und Hüttenwesen, Dünndruckausgabe im dtv, ISBN 3-423-06086-7.
- Helmut Hölder (1989): Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie, Springer-Verlag, ISBN 3-540-50659-4
- Hans Murawski und Wilhelm Meyer (11. Aufl. 2004): Geologisches Wörterbuch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-8274-1445-8
- Steven M. Stanley: Historische Geologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-86025-009-4. (Originalausgabe: Earth and Life through Time, W. H. Freeman, New York)
- Alan Cutler: Die Muschel auf dem Berg, Knaus, ISBN 3813501884

Weblinks


- [http://www.chgeol.org CHGEOL - Schweizer Geologen Verband]
- [http://www.geoforum.ch GEOforumCH - Die Platform für Geowissenschaften der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz]
- [http://www.erlebnis-geologie.ch Erlebnis Geologie]
- [http://www.g-o.de g-o.de – Internetmagazin für Geo- und Naturwissenschaften]
- [http://www.geologieinfo.de/geolexikon/ Geo-Glossar - Wörterbuch für Begriffe aus der Geologie, Mineralogie, Paläontologie...]
- [http://www.vulkanweg.de/geo-lexikon_a.html Geo-Lexikon]
- [http://www.geosciences-forum.com/ Geosciences-Forum: Geologie]
- http://themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de
- [http://www.geodienst.de/geschichte.htm Personen und Daten zur Geschichte der Geologie und Paläontologie]
- [http://www.eldey.de/Geologie/geologie.html Texte zur allgemeinen Geologie und regionalen Geologie Islands]
- [http://elm-asse-kultur.de/html/geologie.html Zur Geologie des norddeutschen Raums] Kategorie:Naturwissenschaft ! ja:地質学 ko:지질학 nb:Geologi th:ธรณีวิทยา

Gestein

Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen mit weitgehend konstantem Mischungsverhältnis dieser Bestandteile zueinander. Der geologische Gesteinsbegriff ist weiter gefasst als der umgangssprachliche und bezieht auch natürlich auftretende Metall-Legierungen, vulkanisches Glas, Eis oder Kohle ein. Die Lehre von den Gesteinen, die Petrologie, ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften. Beispiele für verschiedene Gesteinsarten sind in der Liste der Gesteine zu finden. Die Erde und die inneren Planeten des Sonnensystems bauen sich aus Gesteinen auf, die oft sehr große räumlich zusammenhängende Massen bilden. Insbesondere bauen sich aus ihnen die an der Oberfläche der Erdkruste sichtbaren Gesteinsformationen, die Gebirge, auf, die durch die tektonischen Vorgänge der Gebirgsbildung entstehen. Gesteine bilden sich hauptsächlich
- durch Erkalten flüssigen Magmas (Magmatite),
- durch Ablagerung von Feststoffen (Sedimentite), zum Beispiel von Sanden, Tonen oder Rückständen abgestorbener Lebewesen, sowie durch Abscheidung aus Lösungen (Salzgesteine),
- durch Umwandlung (Metamorphose) aus anderen Gesteinen, verursacht durch erhöhten Druck und/oder erhöhte Temperatur (Metamorphite). Eine kleine Anzahl irdischer Gesteine geht auf Meteoriten zurück.

Zusammensetzung und Gefüge

Gesteine bestehen in erster Linie aus Mineralen, von denen aber nur etwa dreißig einen bedeutenden Anteil an der Gesteinsbildung haben. Vor allem sind dies die Silikate wie Olivine, Glimmer, Amphibole, Feldspäte oder Quarz, aber auch Karbonate wie Dolomit oder Kalzit sind wichtige Bestandteile von Gesteinen. Neben diesen Hauptgemengteilen enthalten die meisten Gesteine noch so genannte Nebengemengteile oder Akzessorien. Als Gefüge eines Gesteins bezeichnet man seine Struktur, die sich aus den Eigenschaften und dem Verhältnis der gesteinsbildenden Minerale zueinander ergibt. Insbesondere die Größe und Form der enthaltenen Kristalle, sowie ihre räumliche Lage und Verteilung im Gestein, machen das Gefüge aus.

Klassifikation

Gesteine können auf verschiedene Weise klassifiziert werden; sehr verbreitet ist die Einteilung nach Entstehung und Herkunft. Demnach unterscheidet man vier Gruppen, magmatische Gesteine (Magmatite), metamorphe Gesteine (Metamorphite), Sedimentgesteine (Sedimentite) und als Sonderfall Meteoriten. In der Geotechnik und zahlreichen verwandten Wissenschaften wie der Bodenkunde unterscheidet man Gesteine grundsätzlich in zwei Gruppen, die Festgesteine und die Lockergesteine.

Magmatische Gesteine

Magmatische Gesteine Magmatische Gesteine entstehen durch das Erkalten heißen geschmolzenen Materials aus dem Erdinneren, des so genannten Magmas. Findet das Erkalten unterirdisch statt, spricht man von Plutoniten oder Intrusivgesteinen. Durch die verhältnismäßig gute Wärmeisolation der aufliegenden Gesteine kühlt sich die Magmaschmelze nur langsam ab, so dass große Mineralkristalle entstehen können. Beispiele für plutonische Gesteine sind Granit oder Gabbro. Das Magma kann riesige Gesteinsmassen, die so genannten Plutone bilden, die oft mehrere Tausend Kubikkilometer Gestein umfassen. Magma kann jedoch auch in flüssigem Zustand zu Tage treten. An der Erdoberfläche im Kontakt mit Luft erkaltet es schnell und bildet dann die so genannten vulkanischen oder Extrusivgesteine. Durch die rasche Abkühlung kommt es nur zur Bildung sehr kleiner Kristalle wie etwa beim Basalt oder Andesit; oft existiert sogar überhaupt keine kristalline Ordnung, und es entsteht vulkanisches Glas wie beispielsweise Obsidian.

Metamorphe Gesteine

Metamorphe Gesteine entstehen aus älteren Gesteinen beliebigen Typs durch Metamorphose, das heißt durch Umwandlung unter hohem Druck beziehungsweise hoher Temperatur. Bei der Umwandlung ändert sich die Mineralzusammensetzung des Gesteins, weil neue Minerale und Mineralaggregate gebildet werden; der Gesteinschemismus bleibt aber weitgehend gleich. Daneben wird auch das Gesteinsgefüge transformiert. Beispielsweise entsteht aus Quarzsanden durch Rekristallation und die Ausbildung eines feinen Zements zwischen den Kristallkörnern das metamorphe Gestein Quarzit. Weiträumige Metamorphose von Gesteinen findet meist in großer Tiefe statt, lokale Transformationen können aber auch nahe der Erdoberfläche auftreten, meist in Zusammenhang mit Vulkanismus oder seichten Granitintrusionen. Auch Meteoriteneinschläge führen zu Gesteinsmetamorphosen.
- Regionalmetamorphose steht in Zusammenhang mit Gebirgsbildungen und ist häufig druckbetont. Die damit verbundene Faltung von Gesteinen durch Kompression führt zu Rekristallisation und Einregelung von Mineralen und der Ausbildung einer Schieferung. Ein Beispiel ist die Umwandlung von tonigen Sedimenten in Schiefer.
- Kontaktmetamorphose bezeichnet die Gesteinsumwandlung durch Wärmeeinwirkung aus dem umgebenden Gestein heraus, entweder in lokalem Maßstab durch Aufheizen des Gesteins um kleinere magmatische Gänge herum bis hin zu großen Transformationszonen, sogenannten Aureolen, die sich um große, tiefsitzende plutonische Granit-Intrusionen herum bilden.

Sedimentgesteine

Sedimentgesteine Sedimentgesteine entstehen durch Verwitterung und Erosion von Gesteinen durch Wind (zum Beispiel Löss), Wasser (zum Beispiel Sandstein) oder Eis (zum Beispiel Tillit), die Lösung, den Transport und die nachfolgende Ablagerung ihrer Bestandteile, daneben auch durch biochemisch induzierten Niederschlag (zum Beispiel Kreide) oder durch Verdampfung (zum Beispiel Evaporit). Einzelne Mineralkörner oder Gesteinsfragmente bilden mit der Zeit lose Sedimente. So werden je nach Art der Genese klastische, chemische oder organogene Ablagerunsgesteine unterschieden. Werden diese durch Sedimentation weiteren Materials bedeckt, verdichten sie sich unter zunehmendem Wasserverlust immer mehr, bis durch Neukristallisation und Kompaktifikation aus dem weichen Sediment das harte, spröde Sedimentgestein entstanden ist. Darin werden die einzelnen Mineralkristalle durch eine feinkörnige Grundmasse, die Matrix, zusammengehalten. Diese Veränderungen nach der primären Sedimentation bezeichnet man als Diagenese. Sedimentationsprozesse finden auf der Erdoberfläche seit Milliarden von Jahren statt. Sedimente lagern sich meist kumulativ in einer Abfolge horizontaler Schichten ab; durch die Reihenfolge der Ablagerung sind von Ausnahmefällen abgesehen höherliegende Schichten jünger als tieferliegende, eine Erkenntnis, die als Superpositionsprinzip oder Lagerungsgesetz auf den dänischen Arzt und Geologen Nicolaus Steno zurückgeht. Nach ihrer Entstehung können Sedimentgesteine starken Kräften unterliegen, infolge derer die ehemals flachen Schichten gefaltet und gekippt werden, so dass die Lage des Gesteins im Raum so stark verändert sein kann, dass die ursprüngliche Schichtfolge lokal umgekehrt ist. Sedimente lassen sich grob in die terrestrischen Land- und die marinen Meeressedimente unterteilen. Zu ersteren zählt man auch die Ablagerungen in Süßwasserseen oder Flüssen, die aus Sand oder Schlamm entstanden sind, sowie die organischen Pflanzenreste, aus denen die Kohle hervorgegangen ist. Auch Wüstensedimente sowie Ablagerungen von Gletschern werden dieser Gruppe zugeteilt. Meeressedimente können durch Ablagerung von Erosionsmaterial anderer Gesteine auf dem Meeresgrund, durch von biochemischen Vorgängen verursachte Ausfällung zum Beispiel von Karbonaten und durch Ablagerung anorganischer Skelette von Mikroorganismen wie Kammerlingen (Foraminifa), Coccolithophoriden (Haptophyta), Strahlentierchen (Radiolaria) oder Kieselalgen (Bacillariophyta) entstehen.

Meteorite

Meteorite Einen Sonderfall unter den Gesteinen bilden die Meteorite, Gesteinskörper aus dem Weltraum. Meteorite sind Überreste der ursprünglichen Materie des Sonnensystems und enthalten zahlreiche Minerale, die sich nicht in anderen Gesteinen irdischen Ursprungs finden lassen. Sie lassen sich nach ihrem Mineralgehalt einteilen in Steinmeteorite, die in erster Linie aus Silikaten wie Olivin oder Pyroxen bestehen, Eisenmeteorite, die sich häufig aus den Eisen-Nickel-Mineralen Kamazit und Taenit zusammensetzen und Stein-Eisen-Meteorite, die einen Mischtyp darstellen. Die Größe von Meteoriten liegt zwischen der von Mikrometeoriten und riesigen, tonnenschweren Gesteinskörpern. Aus Schweden sind mehrere hundert Millionen Jahre alte fossile Meteoriten bekannt. Irdischen Ursprungs, aber durch Meteoriteneinschläge gebildet sind die Tektite, zentimetergroße Glasobjekte, die durch einschlagbedingtes Schmelzen irdischen Gesteins und darauf folgendes schnelles Abkühlen an der Luft entstehen, und die Impaktite, die durch die starken mechanischen und thermischen Einwirkungen bei einem Meteoriten-Einschlag aus den am Einschlagsort vorhandenen Gesteinen entstehen wie etwa Suevit.

Gesteinskreislauf

Hauptartikel: Kreislauf der Gesteine Magmatische, metamorphe und Sedimentgesteine werden durch geodynamische Prozesse wie Erosion, Gesteinsmetamorphose oder Sedimentation ineinander umgewandelt. So unterliegen durch Erosion des Deckgesteins freigelegte metamorphe und magmatische Intrusivgesteine ebenso wie die an der Oberfläche gebildeten Sediment- und magmatischen Extrusivgesteine der Verwitterung und Erosion. In erster Linie durch wind- oder wasserbedingten Transport lagern sich die Verwitterungsbestandteile als Sedimente ab und bilden durch Verdichtung schließlich Sedimentgesteine. Diese wandeln sich wie auch magmatische Intrusivgesteine in großer Tiefe unter hohem Druck und hoher Temperatur in metamorphe Gesteine um. Der Kreislauf schließt sich, wenn diese entweder wieder an die Oberfläche gelangen oder durch weitere Absenkung ins Erdinnere aufgeschmolzen werden und damit das Rohmaterial für die Entstehung magmatischer Gesteine bilden. Das folgende Diagramm zeigt diese Prozesse in der Übersicht: center

Bedeutung

Gesteine dienten in der Menschheitsgeschichte als erster Werkstoff zur Herstellung von Werkzeug, den Steingeräten, und sind somit auch der Namensgeber für die älteste kulturhistorische Erdepoche, die Steinzeit. Archäologische Funde aus jener Zeit sind meist Steinartefakte. Steine bilden das älteste feste Baumaterial der menschlichen Kultur und die älteste bekannte überlieferte Schreibunterlage menschlicher Schriftkultur. Sie sind Grundlage bildlicher Darstellungen in der Kunst, besonders in der Lithografie und als Ausgangsmaterial der Bildhauerei. Schmucksteine, Edelsteine und Halbedelsteine sind als Schmuck beliebt. Lesesteinhaufen und Trockensteinmauern dienten früher als Markierung von Äckern und sind heute wertvolle Biotope. Ein Grenzstein wird zur Abgrenzung von Gebieten verwendet. Fossilien in Form von Versteinerungen zeugen von Lebewesen früherer Äonen, Epochen und Perioden und spielen eine große Rolle für das Studium vergangener Lebensformen, der Evolutionsgeschichte sowie für die Datierung von Gesteinsschichten. Siehe auch: Liste der Gesteine, Liste der Gesteine nach Genese

Literatur

Vinx, Roland: Gesteinsbestimmung im Gelände. 2005, 452 S., 7 s/w Abb., 364 farb. Abb., 14 s/w Tab. Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 3-8274-1513-6

Weblinks


- [http://www.lgd.de/projekt/gesteine/gesteine/index.html Gesteine - Baumaterial unserer Erde]
- Real Video: [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040107.rm Woher weiß man das Alter von Gesteinen?] (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri) Kategorie:Petrologie ! Kategorie:Bergbau ja:岩石 ms:Batu th:หิน

Geologische Störung

Störungen oder Störungsflächen sind tektonisch bedingte Trennflächen im Gebirge, an denen sich Gesteinskörper gegeneinander verschieben oder verschoben haben. An der Erdoberfläche bilden sie sich als Störungslinien ab, die dem Schnitt zwischen der tektonischen Fläche und dem Gelände entsprechen. Häufig fallen sie mit dem Lauf von Fließgewässern zusammen. Man unterscheidet drei unterschiedliche Arten von Störungen, je nach der Art ihrer relativen Bewegung: # Auf- oder Überschiebungen # Abschiebungen # Blattverschiebungen Störungen werden aber auch nach ihrer Aktivität klassifiziert, bzw. ob die Bewegung entlang der Störungslinie noch anhält oder schon abgeklungen ist:
- Rezente (noch aktive) Störung (oft an Erdbebenlinien)
- oder fossile (abgeklungene frühere) Störung. Oft verlaufen die Störungslinien einer Region fast parallel, was mit der Wirkung großräumiger Zug- oder Druckkräfte zusammenhängt. So werden paläozoische Strukturlinien in Europa, die in Nordost-Südwest-Richtung verlaufen, oft als variszisch bezeichnet. Vielfach sind zwei Vorzugsrichtungen der Störungslinien festzustellen, die sich dann meist in den Klüften der Gesteine widerspiegeln. Auch hier bestehen Zusammenhänge mit den Hauptrichtungen der großräumigen Druckkräfte, aber auch der orografischen Richtung von Gewässern und Talsystemen. Denn in der Nähe geologischer Störungen ist das Gestein teilweise zerrieben und der Erosion stärker ausgesetzt. Die Parallelität von geologischen Störungen wird an den Rändern vieler Sedimentbecken besonders deutlich - insbesondere wenn sie mit Grabenbrüchen oder tektonischen Schwächezonen zusammenhängen. Entsprechende Beispiele finden sich etwa im Rheingraben und den großen Grabenbrüchen Ostafrikas, im Wiener Becken - das an einer Schwächezone zwischen Alpen und Karpaten 4-6 km "eingesunken" ist - oder in Pannonien. Die jährlichen Bewegungsraten rezenter Störungen können einige Millimeter bis Zentimeter erreichen. An einigen Nahtstellen der pazifischen Plattentektonik hat die Satellitengeodäsie sogar jährliche Bewegungen über 20 cm festgestellt. Auch auf anderen Himmelskörpern wurden tektonische Störungen festgestellt. Derzeit werden sie im großen Stil auf dem Mars untersucht, künftig auch wieder auf dem Erdmond - dessen "Rillen" und Strukturen besonders der Astronom Hieronymus Schröter um 1800 beobachtet hat - und auf dem eisbedeckten Jupitermond Europa. Siehe auch:
- Bruchtektonik, Gebirgsbildung, Hebung, Vulkanismus
- Geodynamik, Geologie, Geotechnik Kategorie:Geologie ja:断層

Magnetfeld

Magnetismus ist ein fundamentales physikalisches Phänomen, das sich als anziehende und abstoßende Kraft zwischen Magneten, magnetisierbaren Gegenständen und stromdurchflossenen Leitern äußert. Alle Erscheinungsformen von Magnetismus können letztlich auf die Bewegung von elektrischen Ladungen oder den Spin von Elementarteilchen zurückgeführt werden. Der Magnetismus gehört zum Elektromagnetismus, welche eine der vier Grundkräfte der Physik ist. :Dieser Artikel erklärt derzeit (per Weiterleitung) auch die Begriffe Magnetfeld, Magnetisierung. Ergänzende Informationen finden sich im Artikel Magnet. Der Elektromagnetismus wird derzeit im Artikel Elektrodynamik abgehandelt.

Überblick

Magnetismus als fundamentale Naturkraft

Magnetismus ist zu unterscheiden von anderen Naturkräften wie der Massenanziehung (Gravitation) und der Anziehung oder Abstoßung zwischen elektrisch geladenen Körpern (Elektrostatik). Während die Gravitation zwischen allen (massebehafteten) Körpern und die elektrische Anziehung oder Abstoßung zwischen allen geladenen Körpern wirkt, ist der Magnetismus in der Hauptsache auf einige wenige Materialien, wie insbesondere Eisen, Kobalt und Nickel, beschränkt (Ferromagnetismus); der schwache Magnetismus der meisten übrigen Materialien (Diamagnetismus, Paramagnetismus) ist nur mit empfindlichen Messgeräten nachweisbar. Neben dem statischen Magnetismus aufgrund von Materialeigenschaften gibt es auch die dynamischen magnetischen Effekte (Elektrodynamik) im (Induktionsfeld) oder (Nahfeld) stromdurchflossener Leiter oder im (Strahlungsfeld) oder (Fernfeld) elektrischer Antennen. Dabei treten elektrische und magnetische Wechselfelder immer gleichzeitig auf. Ein tieferer Unterschied zwischen der Gravitation auf der einen Seite und den elektrischen und magnetischen Kräften auf der anderen Seite besteht darin, dass sich Massen stets gegenseitig anziehen, wohingegen sich elektrische Ladungen und magnetische Pole sowohl anziehen als auch abstoßen können, was man durch ein Vorzeichen zum Ausdruck bringt (positive und negative Ladungen; magnetischer Süd- und Nordpol). Der grundlegende Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Kräften besteht darin, dass man elektrische Ladungen räumlich trennen kann (Monopole als Quellen und Senken von Feldlinien), wohingegen auch der kleinste Magnet stets zwei Pole aufweist (Dipol).

Magnetismus als Fernwirkung

Magnetismus ist eine Wechselwirkung zwischen räumlich getrennten Körpern, also eine Fernwirkung. In der physikalischen Theorie arbeitet man mit der Vorstellung, dass Fernwirkungen über Felder vermittelt werden. Felder Felder Richtung und Stärke magnetischer Kräfte kann man durch Feldlinien anschaulich darstellen. Ein Magnet ruft ein magnetisches Feld (=Magnetfeld) hervor und wird von diesem durchströmt; seine Pole sind die Oberflächenbereiche, in denen der überwiegende Teil des Magnetfeldes ein- beziehungsweise austritt. Die Berechnung von Feldlinien in der Umgebung eines Magneten ist Aufgabe der Magnetostatik. Außer durch magnetische Materialien werden Magnetfelder durch elektrische Ströme verursacht; umgekehrt erfahren stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld Kräfte. Dieser Elektromagnetismus wird unter anderem in Elektromagneten, Transformatoren, Motoren, Generatoren sowie bei der Datenspeicherung technisch ausgenutzt. Darüberhinaus können sich oszillierende elektromagnetische Felder von Materie ablösen und als Wellen im Raum ausbreiten: Zu diesen elektromagnetischen Wellen zählen Rundfunksignale, Mikrowellen, UV- und Röntgenstrahlung ebenso wie sichtbares Licht.

Magnetfelder

Feldlinien

Magnetische Feldlinien können durch die Ausrichtung von Eisenfeilspänen sichtbar gemacht werden; für dreidimensionale Demonstrationen kann man die Eisenfeilspäne zum Beispiel in Silikonöl suspendieren. suspendieren In der Elektrostatik verlaufen Feldlinien von positiven zu negativen Ladungen. In der Magnetostatik hingegen gibt es keine Ladungen (magnetische Monopole sind mathematisch denkbar; alle experimentellen Tatsachen sprechen aber gegen ihre Existenz). Somit ist das Magnetfeld «quellenfrei»; magnetische Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende, sondern verlaufen als geschlossene Bahnen. Die Richtung der Feldlinien stimmt in jedem Punkt mit der Richtung des Magnetfeldes überein. Der Abstand zwischen benachbarten Feldlinien ist ein Anhaltspunkt für die Stärke des Magnetfeldes: je dichter die Feldlinien, desto stärker das Feld.

Magnetische Kraftwirkung

In der Elektrostatik ist die Wirkung des Feldes leicht zu verstehen: eine positive Probeladung (eine sehr kleine Ladung, die die Wirkung eines Feldes erfährt, ohne dieses selbst nennenswert zu verändern) wird in Richtung der Feldlinie beschleunigt, unabhängig davon, ob die Probeladung vorher in Ruhe war oder nicht. Das magnetische Feld hingegen wirkt nicht auf ruhende, sondern nur auf bewegte Ladungen (Lorentzkraft) oder auf Magnete und magnetisierbare Körper. Im einfachsten Fall kann man diese Probekörper als Dipole beschreiben (siehe magnetischer Dipol). Das Magnetfeld übt auf den Probekörper ein Drehmoment aus und richtet ihn parallel zu den Feldlinien aus. Dieser Effekt wird zum Beispiel beim magnetischen Kompass ausgenutzt, in dem sich die Kompassnadel, ein magnetischer Dipol, nach dem Erdmagnetfeld ausrichtet. Die Anziehung zwischen zwei Stabmagneten ist hingegen ein komplizierterer Effekt, der durch den Gradienten des Magnetfeldes verursacht wird: zwei entgegengesetzte Pole ziehen sich an, weil in ihrer Nähe die Feldlinien dichter sind als an den entgegengesetzten Polen.

Größen und Einheiten

Die Stärke eines Magnetfeldes kann durch zwei verschiedene physikalische Größen ausgedrückt werden, die magnetische Feldstärke (Einheit: A/m) und die magnetische Flussdichte (Einheit Tesla). Während die magnetische Feldstärke bei Berechnungen mit elektrischen Strömen von Vorteil ist, verwendet man die magnetische Flussdichte zum Berechnen von induzierten Spannungen oder der Lorentzkraft. Die beiden Feldgrößen sind über einen materialabhängigen Umrechnungsfaktor, der Permeabilität genannt wird, miteinander verknüpft. Im Vakuum ist dies eine Konstante, die sich aus der Wahl des Einheitensystems ergibt.

Elektromagnetismus

Magnetische Kräfte werden durch die Bewegung elektrischer Ladungen erzeugt. Die Geschwindigkeit (in Betrag und Richtung), sowie die Größe (Betrag und Vorzeichen) der bewegten Ladungen bestimmen die Stärke und Richtung der magnetischen Kräfte. Für eine abstraktere Darstellung des Elektromagnetismus siehe den Artikel Elektrodynamik. Elektrodynamik Eine konstante Bewegung von Ladungsträgern bewirkt ein magnetisches Feld, das folgenden Regeln folgt:
- Für einen elektrischen Strom, der durch einen Draht fließt, lässt sich die Richtung des Magnetfelds mit Hilfe der Rechte-Hand-Regel bestimmen: Der Leiter wird so umfasst, dass der abgespreizte Daumen die konventionelle/technische Stromrichtung (entgegen dem Elektronenfluss) anzeigt, dann zeigen die Finger die Richtung des entstehenden Magnetfeldes an.
- Für einen Kreisstrom gilt: Wenn die Finger der rechten Hand in Richtung des Elektronenflusses gekrümmt sind, zeigt der Daumen in Richtung d