Vulkanismus und Kontinentalverschiebung sind per Computerprogramm berechenbar!

Mit finiter Element-Analyse (FEM) kann man - genaue Daten vorausgesetzt - unseren Planeten simulieren, wie er durch die Gravitationskräfte des Mondes (und in seltenen Konstellationen der Sonne) deformiert wird und was dies für die Kontinentalverschiebung, den Vulkanismus und die Erdbebentätigkeit auf der Erde bedeutet.

Anstelle hier das  Programm zum Download anzubieten (da dies leider nur dazu führt, dass andere behaupten es geschrieben zu haben), beschreibe ich die Erklärung im Folgenden so, dass jedem Physiker, vielleicht sogar physikalisch gebildeten Laien  das Prinzip einleuchten sollte. Falls sie dazu in der Lage sind, können andere dann dieses Programm selbst nachvollziehen und selbst schreiben.

Wie schon an anderer Stelle auf dieser Site am Beispiel Sonne-Planeten gezeigt, vollzieht sich die Himmelsmechanik nicht so verlustlos, wie das früher angenommen wurde. Der Erd-Vulkanismus wird jedoch  wiederum durch einen anderen Effekt ausgelöst:  ich möchte diesen als Schwerkraft-Naheffekt bezeichnen. Während Planeten und Sonnen (zwischen denen kein Unterschied existiert, wie an anderer Stelle auf diesen Seiten nachzulesen ist) visuell und geometrisch mit Ausnahme sehr kleiner Gebilde fast perfekte Kugeln darstellen, sind sie aus Gravitationssicht sehr unregelmäßig geformte Gebilde(engl.Beschreibung). Unsere Erde kann man sich aus Gravitationssicht zB als unregelmäßig geformte Kartoffel  vorstellen(deutsche Beschreibung).Hier GOCE mit rotierender Erdkugel (auf Video klicken zum Vergrössern!).

Wie mittlerweile allgemein bekannt, ist das Erdanziehungsfeld nicht konstant (Daten von ESA hier oder NASA hier). Durch verschiedene geologische Gegebenheiten - etwa Landmassen, Gebirge, wie das Himalaya-Massiv, Meere oder Metalllagerstätten - ist die Erdanziehungskraft bei einer Umrundung der Erde sehr ungleichmäßig verteilt. Direkt messbar als störender Effekt ist dies z.B. bei Satellitenbahnen. Aus diesem pragmatischen Grund wurden daher auch die ersten genaueren Messungen vollzogen. Diese ungleichmäßige Verteilung der Massen auf der Erde ist es nun, die im System Erde-Mond wiederum den größeren Partner "ins Schwitzen" bringt. Einleuchtend wird dies, wenn wir das Modell vergröbern: wir stellen uns die Erde als metallischen Stab vor, dessen Länge größer als  sein Durchmesser ist. Dieser Stab wird nun an seinen Enden den Erdtrabanten sehr viel stärker anziehen als an seinen Seiten. In diesem Fall gar nicht unähnlich einem Stabmagnet, nur dass es sich hier um ganz andere Kräfte handelt mit ganz anderer Berechnung. Da die Erddrehung und die Mondumrundung relativ langsame Bewegungen darstellen, bedeutet dies, dass er während dieser Zeit durch die Schwerkraft verursacht eine messbare Bewegung zur Erde hin ausführt. Diese Bewegung zur Erde hin wird während der Phase, in der der Stab seitlich zum Mond steht, durch die Fliehkraft wiederum aufgehoben und umgekehrt. Nun findet eine Kraftwirkung auf die Erde statt, die eine Verformung der Erde bewirkt, ähnlich wie sie bei der bekannten normalen Gezeitenkraftwirkung auftritt, nur eben stärker: an der Mond-abgewandten Seite der Erde durch Fliehkraft, an der Mond-zugewandten Seite der Erde durch Gravitationskräfte. Wohl gemerkt: diese Kräfte wirken nicht nur auf Wasserflächen, sondern ebenso auf die Landmassen, wenn auch nicht mit denselben Auswirkungen. Die Erde wird sozusagen bei jeder Eigendrehung und Mondumrundung durchgewalkt, was selbstverständlich enorme Kraftwirkungen und damit verbunden Wärmeentwicklung zur Folge hat. Dies ist die Ursache des Vulkanismus zusammen mit der inneren Gravitationswirkung der Erdmasse. Ähnlich wie sich ein Draht erhitzt, wenn man ihn nur lange genug biegt und schließlich bricht, bilden sich auf der Erde Gräben und Vulkanketten an den Kanten der Platten. Schließlich sind es auch diese Biegeeffekte an den Kanten der gestauchten und gedehnten Platten (afrikanischer Graben, atlantischer Graben, Nazca Platte etc..)  und Mitnahmeeffekte ähnlich wie bei einer Rutschkupplung die dann im weiteren die Kontinentalverschiebung bewirken.

Als selbstverständlich wird dabei natürlich vorausgesetzt, dass die innere Gravitationswirkung bei allen Himmelskörpern dieselbe ist.

Wenn wir dieses stark vergröberte Modell nun auf die empirischen Gegebenheiten der Erde  abbilden, so wären unsere "nicht-idealen" Stabenden die stark vereinfachte Achse Asien-Nord-Südamerika. Erhöhte Gezeitenkräfte wären also im Australien-Pazifik-Bereich und im Europa-Atlantik-Bereich zu erwarten. Genau dort sind auch empirisch die höchsten Gezeitenkräfte zu messen. Die stärksten Verformungskräfte sind an den Biegestellen zu erwarten, in den vier Zonen zwischen den Kompressionszonen  und den Dehnungszonen. Genau dort sind auch bei der realen Erde die Vulkanismus-Zonen: der "Ring of fire" von der Südamerikanischen Andenregion bis in den japanischen Pazifikbereich und Indonesien. Auf der anderen Seite der Erde das schwarze Meer, die Türkei, der afrikanische Graben einerseits und Island und die unterseeischen Vulkane im atlantischen Graben, Tristan da Cunha, Ascension etc.. andererseits. Wie gesagt dieses Bild ist immer noch stark vereinfacht, da Asien zum Beispiel die entsprechende Landmasse auf der Südhalbkugel fehlt, respektive diese aufgeteilt ist in Afrika und Australien. Entsprechend finden wir hier wie zu erwarten eine weitere Biegezone zwischen diesen Erdteilen.  Letztlich sind die Verschiebekräfte keine linearen Kräfte, sondern lassen sich am besten versinnbildlichen mit dem Schieben eines Dominosteins durch eine Menge von Steinen, hier weiter modifiziert durch Vorspannungen etc..

Konsequenzen

Die Esa veröffentlicht Daten über Schwerkraftanomalien, verschiedene andere Institutionen ebenso. Mit Hilfe dieser Daten lassen sich die Modelle schrittweise verfeinern. Anders als hier vereinfacht dargestellt, ist der Gesamtprozess ein dynamischer, dessen bestimmende Parameter erst erarbeitet werden müssen. Selbst Niederschläge, Meeresströmungen, athmosphärische Gegebenheiten  können heute noch Modelle unbrauchbar machen, die gestern versprachen universelle Gültigkeit zu haben. Andererseits ist das Geschehen komplex. Zwar ist hier nicht der sprichwörtliche Flügelschlag eines Schmetterlings ausschlaggebend, aber Rückkoppelungseffekte scheinen auch hier gänzlich unerwartete Peaks zu liefern.

Erdbebenvorhersagen: Probleme und Aussichten

Finite Element Analysen sind extrem rechenzeitintensive Anwendungen. Insbesondere müssen extrem hohe Auflösungen gewählt werden, wenn halbwegs realitätsnahe Aussagen bei Erdbebenvorhersagen erzielt werden sollen. Dies bedeutet jedoch extrem hohe zu verarbeitende Datenmengen. Erdbebenvorhersagen erfordern daher Großrechner. Im weiteren müssen die Ergebnisse mit realen Daten (GPS-Daten) korreliert und synchronisiert werden. Diese sind jedoch in dem geforderten Genauigkeitsbereich heute nicht verfügbar, selbst bei dem europäischen Galileo Projekt, das im kostenpflichtigen Bereich eine Genauigkeit von unterhalb einem Meter bieten soll, viel zu niedrig um in halbwegs absehbaren Zeiträumen valide Aussagen zu erhalten. Da an besonders erdbebengefährdeten Orten jedoch schon heute erdgebundene lokale Messstationen existieren, könnten in einem ersten experimentellen Versuch vielleicht diese Daten vorerst für lokale Vorhersagen mit (sehr) niedrigem Aussagewert  herangezogen werden.

Konsequenzen für die Menschheit und sämtliches Leben auf der Erde

Die Himmelsmechanik oder die Rotation des Mondes um die Erde ist bei weitem nicht der verlustlose Prozess, den die Wissenschaft bis heute zu Grunde legt. Dies bedeutet konkret, dass der Mond  unsere Erde in absehbarer Zeit verlassen wird. Er entfernt sich heute schon messbar (3cm pro Jahr) und wird sich immer weiter entfernen, bis schließlich die Schwerkraft der Erde nicht mehr ausreicht ihn auf seiner Bahn zu halten. Dies wird in nicht allzu ferner Zeit, den nächsten Millionen/Milliarden Jahren geschehen ( Ich mache es mir einfach und zitiere hier, wider besseres Wissen). Unser heutiges Wissen ist viel zu ungenau um hier genaue  Daten angeben zu können.

Dies wird dramatische Folgen für die Erde haben. Wie unsere Erde aussehen wird, können wir heute am Mars beobachten. Die Flüsse versiegt, die Meere verschwunden, der Planet unfähig eine Atmosphäre zu bilden, geschweige denn zu halten. Denn der Mars besaß ebenso wie die Erde einmal einen oder mehrere schwere Monde, hat sie jedoch verloren.

Komprimierende Kräfte des Mondes  - und natürlich der daraus resultierende Vulkanismus!- halten die Wassermassen an der Oberfläche der Erde, lassen sie nicht unsere Erde durchdringen wie einen Schwamm. Der Mond agiert sozusagen wie eine Wasserpumpe, die Wasser als Oberflächenwasser garantiert. Dies war die Vorraussetzung für Leben auf der Erde und  die Entstehung einer  Atmosphäre.

Das Magnetfeld der Erde

Der Erdkern rotiert durch die Anziehungskräfte des Mondes leicht exzentrisch. Dies verursacht unterschiedliche Reibung auf der mondzugewandten Seite und der mondabgewandten Seite. Unterschiedliche Ladungstrennungen sind die Folge. Dies wiederum verursacht Ausgleichsströme und damit den Erdmagnetismus. Die in der Erdgeschichte schon mehrfach stattgefundenen Polwechsel der Erde betrachten wir an anderer Stelle.

Nun wird auch zum ersten Mal das Magnetfeld der Erde verständlich und erklärbar. Und je mehr wir dieses Modell verstehen und anzuwenden lernen wird es uns möglich sein, das Erdmagnetfeld exakt zu berechnen. Da das Erdmagnetfeld andererseits sehr gut messbar ist, könnte hieraus wiederum endlich im 21ten Jahrhundert ein Verständnis der Schwerkraft gewonnen werden, einer der letzten weißen Flecken auf der Physik-Landkarte. Und wie demnächst auf dieser Site zu lesen sein wird, sind wir dann am Ausgangspunkt all der Irrtümer der Astronomie: man sollte bei der Errichtung hoher Gebäude auf ein solides Fundament achten.

Zum Programm / Algorithmus

Das Programm nutzt den identischen Algorithmus wie auf den Seiten old_de.htm oder old_eng.htm beschrieben, mit dem einzigen Unterschied, dass nicht Punktmassen, sondern ausgedehnte Massen, durch finite Elemente dargestellt, benutzt werden. Da diese Berechnungen äußerst rechenintensiv sind, müssen einige Optimierungen vorgenommen werden. Dies betrifft unter anderem die xyz-Auflösung, aber auch die Berechnung der Körper. Da uns in diesem Fall Verformungskräfte auf den Mond nicht interessieren, werden diese auch nicht berechnet. Selbstverständlich sind auch noch eine Reihe weiterer Optimierungen bei Finite Element Operationen möglich, wie das Cachen vorheriger Berechnungen und dergleichen mehr.

Neue Studie bestätigt die Berechnungen weitgehend

Eine Studie von Berkeley, die 14 Tage nach Veröffentlichumg dieser Seite im Netz erschien, bestätigt diese Aussagen duch Messungen weitgehend. Selbst die überaus wichtige Rolle von Wasser, schon 2002 hier auf old_de.htm berichtet, ist durch diese Messungen bestätigt. Der  Wasserpumpen-artige Effekt des Mondumlaufes und der Erddrehung unter dem Mond auf dieser Seite beschrieben wird ebenso durch Messungen bestätigt.

Andere Berichte hierüber  1, 2,3,4,5,6.......

Mondbahn

C-Routinen zum lesen der Schwerkraftanomaliedaten hier.

ESA und NASA versuchen offensichtlich das nämliche Problem zu lösen. ESA zb hier, NASA zb hier. Allerdings finde ich in diesen Beschreibungen das wesentliche Moment nicht: den Mond.

Das ESA GOCE Projekt. GOCE Gravitationsdaten werden nicht vor Juni 2010 zu erwarten sein. GOCE Projektbüro Seite.

 Ein anderes ESA Programm "Swarm" untersucht das Erdmagnetfeld.

Dies war übrigens (in Grundzügen) auf meiner Internet-Site www.sunorbit.net und www.sunorbit.de schon im Jahre 2002 nachzulesen!

Diese Seite  wurde am 9.12.2009 im Netz veröffentlicht

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