0:005:12 Uhr morgens
Um 12 Minuten nach fünf an einem Frühlingsmorgen im Jahr 1906 schlief San Francisco noch. Dann begann der Boden ohne Vorwarnung zu wogen. Etwa eine Minute lang bebte die ganze Stadt. Gebäude stürzten ein, Gasleitungen brachen, und drei Tage lang wüteten Brände.
0:16Was an jenem Morgen unter San Francisco geschah, geschieht überall auf dem Planeten. Irgendwo auf der Erde bebt der Boden etwa alle fünf Minuten so stark, dass Menschen es spüren. Die meisten dieser Erdbeben sind klein. Einige wenige verändern die Geschichte.
0:30In dieser Vorlesung beginnen wir ganz von vorn, mit vier Fragen. Was bringt den Boden zum Beben? Warum ereignen sich Erdbeben dort, wo sie sich ereignen? Wie messen wir sie? Und wovon hängt ab, wie viel Schaden sie anrichten?
0:48Verhakt, dann der Ruck
Um jenen Morgen zu verstehen, beginnen wir mit dem Boden selbst. Die äußere Hülle der Erde ist kein einziges festes Stück. Sie ist in riesige Platten zerbrochen, die wie eine gesprungene Eierschale zusammenpassen. Die Platten sind ständig in Bewegung, aber langsam, nur wenige Zentimeter pro Jahr. Das ist ungefähr so schnell, wie Ihre Fingernägel wachsen.
1:06Wo zwei Platten aufeinandertreffen, gleiten ihre Ränder nicht gleichmäßig aneinander vorbei. Sie bleiben aneinander hängen und verhaken sich, während sich die Platten weiterbewegen. Das Gestein entlang des Randes verbiegt sich langsam, wie ein Lineal, das man an einem Ende drückt. Jahr für Jahr speichert es Energie.
1:20Irgendwann hält das Gestein nicht mehr stand. Es bricht entlang eines Risses, den man Verwerfung nennt, und die beiden Seiten rucken aneinander vorbei. Die gesamte gespeicherte Energie entlädt sich in Wellen, die durch den Boden laufen. Dieses plötzliche Verrutschen ist ein Erdbeben.
1:35Genau das geschah 1906. Die San-Andreas-Verwerfung verrutschte auf einer Länge von fast 300 Meilen, etwa 480 Kilometern. Straßen und Zäune, die sie kreuzten, wurden auseinandergerissen. Stellenweise verschoben sich die beiden Seiten um bis zu 20 Fuß, etwa 6 Meter.
1:53Ein Geologe namens Harry Fielding Reid verglich Landvermessungen, die vor und nach dem Erdbeben gemacht worden waren. Sie zeigten, dass sich der Boden jahrzehntelang langsam verbogen hatte und dann zurückgeschnellt war, wie eine losgelassene Feder. Er nannte es elastischen Rückprall. So erklären Wissenschaftler Erdbeben bis heute.
2:13Wo sie zuschlagen
Trägt man alle Erdbeben auf einer Karte ein, springt ein Muster ins Auge. Sie reihen sich entlang der Ränder der Platten auf. Der aktivste Rand umgibt den Pazifik: der Feuerring, dem eine eigene Vorlesung gewidmet ist. Platten treffen auf drei Arten aufeinander, und jede lässt den Boden auf ihre eigene Weise beben.
2:29Wo Platten auseinanderdriften, wie in Island, dehnt sich die Kruste und reißt auf, und Gesteinsblöcke sinken ab. Diese Erdbeben sind meist flach und eher klein.
2:40Wo Platten seitlich aneinander vorbeischrammen, ruckt der Boden hin und her. Die meisten dieser Verwerfungen liegen unter dem Meer. Doch an Land, wie die San-Andreas-Verwerfung, können sie sehr gefährlich sein, weil sie nahe an Städten verlaufen.
2:54Wo Platten gegeneinanderdrücken, schiebt sich meist die eine unter die andere, an einer sogenannten Subduktionszone. Die beiden können sich auf einer riesigen Fläche verhaken. Dort ereignen sich die ganz großen Beben. Jedes Erdbeben der Magnitude 9 oder mehr, das je gemessen wurde, ereignete sich an einer Subduktionszone.
3:11Wo zwei Kontinente gegeneinanderdrücken, taucht keiner von beiden ab. Stattdessen staucht sich die Kruste und türmt sich zu Gebirgen auf, wie dem Himalaya. Einige der tödlichsten Erdbeben an Land haben sich entlang dieses Gürtels ereignet, von Pakistan bis China.
3:25Einige wenige Erdbeben ereignen sich weit entfernt von jedem Plattenrand. Im Winter 1811 und 1812 erschütterte eine Reihe starker Erdbeben die Mitte der Vereinigten Staaten, rund um New Madrid in Missouri. Sie sind selten, aber sie zeigen, dass die Plattenränder nicht alles erklären.
3:44Die Erschütterung messen
Jedes Erdbeben beginnt an einem Punkt unter der Erde, an dem die Verwerfung zuerst bricht, oft weniger als 20 Kilometer tief. Der Bruch rast dann die Verwerfung entlang. Die Stelle an der Oberfläche direkt über dem Ausgangspunkt ist das Epizentrum: der Punkt auf einer Erdbebenkarte. Wellen breiten sich in alle Richtungen aus, wie Kreise auf einem Teich.
4:04Instrumente namens Seismometer zeichnen diese Wellen auf, und sie treffen immer in derselben Reihenfolge ein. Zuerst kommen die P-Wellen, die das Gestein zusammendrücken und auseinanderziehen. Sie sind die schnellsten und meist sanft. Als Nächstes schütteln die S-Wellen das Gestein auf und ab oder hin und her. Zuletzt kommen die Oberflächenwellen, die über den Boden rollen. Die S-Wellen und die Oberflächenwellen bringen die stärksten Erschütterungen.
4:27Um Erdbeben zu vergleichen, geben Wissenschaftler jedem eine Magnitude: eine einzige Zahl dafür, wie viel Energie es freigesetzt hat. Jede Stufe auf der Skala nach oben bedeutet etwa 32-mal mehr Energie. Ein Erdbeben der Magnitude 7 ist also nicht nur ein wenig größer als eines der Magnitude fünf. Es setzt etwa 1.000-mal mehr Energie frei.
4:45Vielleicht haben Sie schon von der Richterskala gehört, der ersten Magnitudenskala, die 1935 entwickelt wurde. Heute verwenden Wissenschaftler eine neuere Skala, die sogenannte Momenten-Magnitude, die auch für die allergrößten Erdbeben funktioniert.
4:59Die Magnitude beschreibt das Erdbeben. Die Intensität beschreibt die Erschütterung: wie stark sich der Boden an einem bestimmten Ort bewegt hat. Ein Erdbeben hat eine einzige Magnitude, aber viele Stufen der Erschütterung, am stärksten nahe der Verwerfung und schwächer in größerer Entfernung.
5:15Die Intensität hängt nicht nur von der Entfernung ab. Von zwei gleich großen Erdbeben erschüttert das flachere die Oberfläche stärker. Weicher Boden, wie lockerer Sand oder aufgeschüttetes Land, kann die Erschütterungen weit schlimmer machen. Genau das geschah 1989 im Marina District von San Francisco, wovon unsere Vorlesung über das Erdbeben der World Series erzählt.
5:40Gebäude, nicht Erdbeben
Ingenieure haben ein Sprichwort: Nicht Erdbeben töten Menschen, sondern Gebäude. Im Januar 2010 ereignete sich ein Erdbeben der Magnitude 7 direkt vor den Toren der Hauptstadt Haitis, Port-au-Prince. Viele Gebäude bestanden aus schlecht gebautem Beton und Ziegelmauerwerk mit zu wenig Stahl, und sie stürzten ein. Mehr als 100.000 Menschen starben.
5:59Etwa sechs Wochen später traf ein weit stärkeres Erdbeben Chile. Mit einer Magnitude von 8,8 setzte es etwa 500-mal so viel Energie frei. Die Erschütterungen waren stark, aber Chile hatte strenge Bauvorschriften, die es aus vielen tödlichen Erdbeben gelernt hatte, und die meisten Gebäude blieben stehen. Etwa 500 Menschen starben.
6:19Auch Warnsysteme können helfen. Weil die P-Wellen zuerst eintreffen, können Sensoren nahe einer Verwerfung sie erfassen und eine Warnung senden, bevor die starken Erschütterungen ankommen. Japan und die Westküste der USA haben beide solche Systeme. Die Vorwarnzeit beträgt vielleicht nur Sekunden, aber das reicht, um Züge abzubremsen, die Tore von Feuerwachen zu öffnen und Menschen in Deckung gehen zu lassen. Direkt neben der Verwerfung gibt es womöglich gar keine Warnung.
6:45Seien Sie vorbereitet, bevor es losgeht: Befestigen Sie hohe, schwere Möbel an der Wand. Wenn das Beben beginnt, gehen Sie auf Hände und Knie. Schützen Sie Kopf und Nacken, unter einem stabilen Tisch, falls einer in der Nähe ist. Halten Sie sich fest, bis das Beben aufhört. Rennen Sie nicht nach draußen, und stellen Sie sich nicht in einen Türrahmen: In einem modernen Haus ist er nicht stabiler als jede andere Stelle.
7:05Starke Erschütterungen können weitere Gefahren mit sich bringen: Erdrutsche an steilen Hängen, Brände durch geborstene Gasleitungen und, in Küstennähe, einen Tsunami. Wenn Sie in Küstennähe sind und das Beben stark ist oder länger als etwa 20 Sekunden dauert, begeben Sie sich sofort auf höher gelegenes Gelände oder ins Landesinnere. Warten Sie nicht auf eine offizielle Warnung. Das Erdbeben selbst ist vielleicht Ihre einzige Warnung.
7:27Nach einem großen Erdbeben folgen Nachbeben: kleinere Beben in der Nähe, die Wochen, sogar Jahre andauern können. Noch nie hat jemand Zeit, Ort und Stärke eines großen Erdbebens zuverlässig vorhergesagt. Stattdessen prognostizieren Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit. Die offizielle Prognose Kaliforniens hält ein starkes Erdbeben irgendwo im Bundesstaat innerhalb von 30 Jahren für so gut wie sicher.
7:53Drei Dinge
Merken Sie sich also drei Dinge. Erstens: Ein Erdbeben ist ein plötzliches Verrutschen an einer Verwerfung, das Spannung freisetzt, die sich langsam aufgebaut hat, während sich die Platten bewegten. Zweitens: Die meisten Erdbeben ereignen sich dort, wo Platten aufeinandertreffen, und die größten dort, wo sich eine Platte unter eine andere schiebt. Und drittens: Die Magnitude misst das Erdbeben, die Intensität misst die Erschütterung, und die Gebäude entscheiden, wie viel Schaden es anrichtet.
8:16Der Boden unter Ihnen bewegt sich jedes Jahr um einige Zentimeter. Erdbeben sind die Augenblicke, in denen er diese Bewegung nachholt. In „Erdbeben zweihunderteins“ gehen wir tiefer: in die Verwerfung hinein, hinunter durch den Kern des Planeten und in die Wissenschaft der Erdbebenprognose. Danke fürs Zuschauen bei Earth Explained. Abonnieren Sie den Kanal für die nächste Vorlesung, und verfolgen Sie den Planeten live, rund um die Uhr, auf EarthWatch 24-7.