Dank Erdbeben: Radiowellen können Berge überwinden

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So wie ein Berg einen Schatten wirft und das dahinter liegende Tal vom Sonnenlicht abschirmen kann, blockiert er auch den Empfang von Radiowellen. Wohnt man in einem solchen „Funkloch“ auf der „dunklen Seite des Berges“, kann nicht nur der Radioempfang gestört sein. Auch Mobiltelefone können davon betroffen sein. Eine neue Studie aus Japan zeigt, dass in Regionen mit hoher Erdbebenaktivität selbst in Funklöchern Radiowellen gemessen werden können.

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Foto: C. Faist

Ein Phänomen namens Oberflächenplasmon soll dies laut der Studie möglich machen. Dabei handelt es sich um longitudinale elektrische Schwingungen auf der Oberfläche eines Materials. Innerhalb, bzw. an der Oberfläche von Gestein, befinden sich elektrische Ladungen in Form freier Elektronen. Diese elektrischen Ladungen können sowohl positiv als auch negativ sein. Sie sammeln sich auf topographischen Anhöhen und bilden dort eine Plasmaschicht. Wenn Spannung innerhalb des Gesteins vorhanden ist, zum Beispiel in Gebieten mit hoher tektonischer Aktivität, ist diese besonders dicht. Dabei ist die Ladung positiv.

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Bei einer hohen Dichte an elektrischen Ladungen kommt es zur Interaktion mit elektromagnetischen Wellen, wie zum Beispiel Radiowellen oder auch Licht. Diese versetzen das Plasma auf den Berggipfeln in Schwingungen und es kommt zur Bildung von Oberflächenplasmonen. Diese sind besonders ausgeprägt, also energiereich, wenn die Frequenz der Radiowelle niedriger ist, als die Frequenz des Plasmas. Nur in tektonisch aktiven Gebieten vor einem Erdbeben ist die Dichte an positiven elektrischen Ladungen hoch genug, dass Oberflächenplasmone entstehen können.

Durch die Oberflächenplasmonen werden erneut Radiowellen freigesetzt. Dadurch können Berggipfel als eine Art Sendemast für diese Art von Radiowellen dienen. Die freigesetzten Radiowellen erreichen auch entfernte Gebiete, die von den ursprünglichen Wellen nicht hätten erreicht werden können.
Dieses Phänomen kann in einigen Regionen zufällig auftreten. Eine Analyse der von Oberflächenplasmonen freigesetzten Radiowellen erlaubt eine statistische Analyse der im Gestein vorhandenen Spannungen. In tektonisch aktiven Gebieten kann so vor einem Erdbeben das Risikopotential besser abgeschätzt werden.

Veröffentlichung: Crane, L. (2016), „Earthquakes could funnel radio waves to dark zones in mountains“, Eos, 97, doi:10.1029/2016EO059987. Veröffentlicht am 29. September 2016.


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Jens ist 22, lebt in Bochum und studiert seit 2013 an der Ruhr-Universität Geowissenschaften. Nach dem Bachelor-Abschluss 2016 folgte das M.Sc. Studium der Geophysik.