Das Matterhorn schwingt wegen seismischen Bewegungen
Nicht nur Brücken und Hochhäuser schwingen, sondern auch Berge: So ist das Matterhorn dauernd leicht in Bewegung, es schwingt in gut zwei Sekunden um wenige Nano- bis Mikrometer. Ein internationales Forschungsteam hat diese Schwingungen untersucht.
Quelle: Coloritas / pixelio.de
Es bewegt sich: das Matterhorn.
Das Matterhorn, ein massiver Berg, der seit Tausenden von Jahren unverrückbar über Zermatt thront. Dieser Eindruck täuscht: Das Matterhorn ist dauernd leicht in Bewegung. Seismische Wellen sorgen dafür, dass sein Gipfel in gut zwei Sekunden um wenige Nano- bis Mikrometer hin und her schwingt. Zu diesem Schluss kommt die Studie eines internationalen Forschungsteams mit Beteiligung, des WSL-Instituts für Schnee- und Lawinenforschung SLF, des Schweizerischen Erdbebendiensts und des Instituts für Technische Informatik und Kommunikationsnetze der ETH Zürich.
Wird es angeregt, schwingt jedes Objekt mit bestimmten Frequenzen, egal ob es sich um eine Stimmgabel, eine Brücke oder ein Hochhaus handelt. Diese sogenannten Eigenfrequenzen hängen in erster Linie von der Geometrie des Objekts und seinen Materialeigenschaften ab. „Wir wollten wissen, ob sich solche Schwingungen auch an einem grossen Berg wie dem Matterhorn nachweisen lassen“, erklärt Samuel Weber, der die Studie während eines Postdoktorats an der Technischen Universität München (TUM) durchführte und heute am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF tätig ist.
Für ihre Untersuchungen installierten die Wissenschaftler am Matterhorn mehrere Seismometer. Eines davon platzierten sie unmittelbar am Gipfel auf 4470 Meter über Meer, ein weiteres im Solvay-Biwak - einer Notunterkunft am Nordostgrat, besser bekannt als Hörnligrat. Eine zusätzliche Messstation installierten sie am Fuss des Berges, sie fungierte als Referenz. - Die Seismometer zeichneten alle Bewegungen des „Horu“ mit hoher Auflösung auf. Dann wurden mittels einer 80-fachen, zeitlichen Beschleunigung die aufgezeichneten Schwingungen für das menschliche Ohr hörbar gemacht. (Mehr dazu in den Tonnbeispielen: Tonbeispiel 1 Hintergrund, Tonbeispiel 2 Erdbeben). Aus den gewonnen Daten leitete das Team Frequenz und Richtung der Resonanzschwingungen ab: Die Messungen zeigen, dass das Matterhorn mit einer Frequenz von 0.42 Hertz ungefähr in Nord-Süd-Richtung und mit einer zweiten, ähnlichen Frequenz in Ost-West-Richtung schwingt.
Verstärkte Schwingungen am Gipfel
Quelle: . Moore, Univ. Utah
Das Forschungsteam bei der Installation der Referenzstation in einem Gletschervorfeld am Fuss des Matterhorns. Die beiden Messstationen am Matterhorn befinden sich auf 4470 m ü. M. knapp unterhalb des Gipfels (in den Wolken) und auf 4003 m ü. M. im Solvaybiwak am Hörnligrat (rechts im Bild).
Im Vergleich zur Referenzstation am Fuss des Berges waren die gemessenen Bewegungen auf dem Gipfel bis zu 14-fach verstärkt, betrugen aber bei Anregung durch die seismische Bodenunruhe auch dort lediglich wenige Nanometer bis Mikrometer. Ursache für die stärkeren Bodenbewegungen mit zunehmender Höhe: Der Gipfel frei schwingen kann, während der Fuss des Berges fest auf dem Grund fixiert ist. Ähnliches gilt auf für einen Baum im Wind, dessen Krone sich stärker als sein Stamm bewegt.
Intensivere Bodenbewegung konnten am Matterhorn auch bei Erdbeben festgestellt werden. Die Analyse solcher Bewegungen kann unter anderem dazu dienen, Fels- und Hanginstabilitäten in Bezug auf ihr Verhalten bei Erdbeben zu beurteilen. Jeff Moore von der Universität Utah, der die Studie am Matterhorn initiiert hatte, dau: «Wir vermuten, dass Gebiete, in denen die Bodenvibrationen verstärkt werden, anfälliger für Rutschungen und Felsstürze sein könnten, wenn ein Berg von einem Erdbeben erschüttert wird.»
Solche Schwingungen sind übrigens keine Eigenart des Matterhorns. Es ist bekannt, dass viele Berge in ähnlicher Art und Weise schwingen. Dies gilt auch für den Grossen Mythen: Der Schweizerische Erdbebendienstes führte hier Vergleichsmessungen durch. Auch dieser Berg schwingt, allerdings mit einer rund 4-mal höheren Frequenz als das Matterhorn, da kleinere Objekte schwingen grundsätzlich mit höheren Frequenzen schwingen. (mai/mgt)
