Auf der am 7. März 2002 veranstalteten
Mitgliederversammlung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft anläßlich
der Jahrestagung in Hannover wurde beschlossen, einen besonderen Preis für
Nachwuchswissenschaftler/innen einzurichten und ihn nach Karl Zoeppritz (22.
Oktober 1881 - 20. Juli 1908) zu benennen.
Im
Folgenden soll eine kurze Darstellung des wissenschaftlichen Werdegangs und der
wissenschaftlichen Leistungen von Karl Zoeppritz vorgestellt werden. An dieser
Stelle soll auch dem Vorsitzenden des Arbeitskreises "Geschichte der
Geophysik" der DGG, Herrn Dr. Johannes Schweitzer, für die Vorbereitung
des Antrags und seine Recherchen gedankt werden.
Karl Zoeppritz (1881 – 1908)
Wissenschaftlicher Werdegang von Karl Zoeppritz
Karl
Zoeppritz (Fig. 1) wurde am 22. Oktober 1881 in Mergelstetten, einem kleinen
Dorf wenige Kilometer südlich von Heidenheim an der Brenz in Württemberg
geboren. Er studierte Geologie und andere Naturwissenschaften an den Universitäten
München und Freiburg, wo er im Jahre 1905 im Fach Geologie promovierte. In
seiner Dissertation mit dem Thema "Geologische Untersuchungen im
Oberengadin zwischen Albulapass und Livigno" behandelte er ein rein
geologisches Thema aus den Schweizer Alpen. Danach legte er im Jahre 1906 in
Karlsruhe noch das badische Oberlehrerexamen ab und war somit für das Lehramt
an einer höheren Lehranstalt gerüstet.
Schon
während seines Studiums der Geologie interessierte er sich intensiv für Physik
und Geophysik. Letzteres konnte man damals noch gar nicht speziell studieren,
es sei denn, man ging nach Göttingen zu Emil Wiechert. Diesen Wechsel vollzog
Zoeppritz dann auch im Jahre 1906 und wurde von Wiechert als Assistent
angenommen.
Basierend
auf den theoretischen Arbeiten von Wiechert beschäftigte sich Karl Zoeppritz
mit Laufzeitkurven von Erdbeben, und er konnte unter Nutzung eines Bebens in
Indien vom 4. April 1905, des Calabrischen Bebens vom 8. September 1905 und des
Bebens von San Francisco am 18. April 1906 eine zusammen mit Wiechert im Jahre
1907 publizierte Laufzeitkurve erstellen, mit deren Hilfe die Einsätze der
P-Wellen, S-Wellen und der Oberflächenwellen in Seismogrammen identifiziert und
Fernbeben lokalisiert werden konnten. Ein wichtiger Schritt in der Interpretation
seismischer
Phasen war dabei die Beobachtung, dass Raumwellen an Diskontinuitäten in der
Erde und an der Erdoberfläche reflektiert und in andere Phasen konvertiert
werden können. Die Identifikation von Mehrfachreflexionen in Form von PP, PPP,
SS und SSS sowie konvertierter Phasen wie PS und SP änderte und erleichterte
die Interpretation von Seismogrammen dramatisch.
Zoeppritz
entwickelte die nach ihm benannten Formeln für das vom Einfallswinkel abhängige
Amplitudenverhalten reflektierter und refraktierter ebener Wellen an
Grenzflächen zwischen zwei elastischen Medien. Er erkannte die Bedeutung dieser
Forschungsergebnisse für die Identifikation von Grenzflächen im Erdinnern.
Die
in Göttingen erstellten Laufzeitkurven wurden auch von Wiechert, Zoeppritz und
Geiger verwendet, um daraus bis zu einer Tiefe von 3100 km eine
Geschwindigkeits-Tiefenfunktion für P- und S-Wellen abzuleiten. Nach diesem
Modell sollte der Mantel bis zu einer Tiefe von 1300 bis 1500 km reichen.
Dieses Resultat ist durch spätere Untersuchungen der Göttinger Gruppe dann
bekanntlich erheblich revidiert worden. Interessant ist aber dennoch, und dies
ist mit heutigen Vorstellungen ganz gut im Einklang, dass in circa 3000 km
Tiefe (etwa im Bereich der Kern-Mantel-Grenze) eine P-Wellen-Geschwindigkeit
von etwa 13 km/s erreicht wird. Zoeppritz untersuchte auch speziell direkte und
reflektierte S-Wellen und postulierte, dass es im Erdmantel keine ausgedehnten
Zonen mit flüssigem Magma geben könne.
Als
Zoeppritz sehr früh im Alter von 26 Jahren starb, waren viele seiner
wissenschaftlichen Ergebnisse noch nicht veröffentlicht. Dies übernahmen dann
posthum seine Göttinger Kollegen Wiechert, Geiger und Gutenberg. Seine letzte
wissenschaftliche Arbeit, in der er Reflexions- und Durchlasskoeffizienten
ableitete, erschien sogar erst nach dem ersten Weltkrieg im Jahre 1919, d.h. 11
Jahre nach seinem Tod.
Mit
Karl Zoeppritz verlor die deutsche Geophysik in ihren Gründerjahren eines ihrer
größten Talente. Er zeigte schon in jungen Jahren eine außergewöhnliche
Begabung und Weitsicht und wäre zweifelsohne zu einem der glanzvollsten
Wissenschaftler auf diesem Gebiet geworden.
Die
Deutsche Geophysikalische Gesellschaft schätzt sich glücklich, für den im Jahre
2002 eingeführten Preis für Nachwuchswissenschaftler einen derart geeigneten
Namensgeber gefunden zu haben, der in vielfacher Hinsicht Vorbild sein kann.
Bibliographie von Karl Zoeppritz
Zoeppritz,
Karl, 1906: Geologische Untersuchungen im Oberengadin zwischen Albulapass und
Livigno. Inaugural-Dissertation, Universität Freiburg, 68pp.
Zoeppritz,
Karl, 1907: Über Erdbebenwellen II. Laufzeitkurven. Nachrichten der Königlichen Gesellschaft
der Wissenschaften zu Göttingen. Mathematisch-Physikalische Klasse, 529-549.
Zoeppritz,
Karl und Geiger, Ludwig, 1909: Über Erdbebenwellen III. Berechnung von Weg und
Geschwindigkeit der Vorläufer. Die Poissonsche Konstante im Erdinnern.
Nachrichten der Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen.
Mathematisch-Physikalische Klasse, 400-428.
Zoeppritz,
Karl, Geiger, Ludwig und Gutenberg, Beno, 1912: Über Erdbebenwellen V.
Konstitution des Erdinnern, erschlossen aus dem Bodenverrückungsverhalten der
einmal reflektierten zu den direkten longitudinalen Erdbebenwellen, und einige
andere Beobachtungen über Erdbebenwellen. Nachrichten der Königlichen
Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Mathematisch-Physikalische
Klasse, 121-206.
Zoeppritz,
Karl, 1919: Erdbebenwellen VII. Über Reflexion und Durchgang seismischer Wellen
durch Unstetigkeitsflächen. Nachrichten der Königlichen Gesellschaft der
Wissenschaften zu Göttingen. Mathematisch-Physikalische Klasse, 66-84.
Weitere Informationen über Karl Zoeppritz sind in
folgenden Publikationen zu finden
Kertz,
Walter, 1999: Geschichte der Geophysik. Olms Verlag,
Schweitzer, Johannes, 2001:
Early Contributions to Modern Seismology. IASPEI
International Handbook Earthquake and Engineering Seismology.
Wiechert,
Emil, 1907: Über Erdbebenwellen I. Theoretisches
über die Ausbreitung der Erdbebenwellen. Nachrichten der Königlichen
Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Mathematisch-Physikalische
Klasse, 413-529.
Modalitäten für die Vergabe des Preises
Der
Preis ist für Nachwuchswissenschaftler auf allen Gebieten der Geophysik vorgesehen,
die eine besondere wissenschaftliche Leistung vorzuweisen haben. Ausgezeichnet
werden z.B. Kandidaten mit hervorragenden Dissertationen und frühen
Habilitationen.
Der
Preis soll jährlich anläßlich der Jahrestagung der DGG vergeben werden, erstmalig
bei der Jahrestagung 2003 in Jena.
Die
Preisträger sollen bei Erhalt der Auszeichnung das Maximalalter von 32 Jahren
nicht überschritten haben. Der Preisträger erhält ein Preisgeld von 1000 Euro
und eine Urkunde.
Vorschlagsberechtigt
sind alle Mitglieder der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft. Eine
Eigenbewerbung ist nicht möglich.
Anträge
mit einer kurzen Laudatio, einem Literaturverzeichnis und einem
wissenschaftlichen Werdegang des vorgeschlagenen Nach-
wuchswissenschaftlers
sind jeweils bis zum 30. November eines Jahres an den Präsidenten der Deutschen
Geophysikalischen Gesellschaft zu richten, erstmals bis zum 30. November 2002.
Die Auswahl des Preisträgers erfolgt durch die Kommission für Ehrungen der DGG.