Letzte Aktualisierung: 19. August 2024

Drei-Schluchten-Damm und Tageslänge

Bildbeschreibung: Der Drei-Schluchten-Staudamm (1.084 km2) am Jangtse-Fluss in China ist gemessen an der installierten Kapazität (ca. 39 Milliarden m3) der größte Wasserkraftdamm der Welt. Sein Bau hatte mehrere Auswirkungen, unter anderem auf die Erdrotation. Um dieses Phänomen zu verstehen, müssen mehrere physikalische Konzepte untersucht werden, darunter das Trägheitsmoment und die Drehimpulserhaltung.

Trägheitsmoment und Erdrotation

Die Erde hat, wie jedes rotierende Objekt, einen Drehimpuls, der das Produkt ihres Trägheitsmoments I und ihrer Winkelgeschwindigkeit ω (der Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse) ist. Das Trägheitsmoment hängt von der Verteilung der Erdmasse relativ zu ihrer Rotationsachse ab.
I=∫r²dm (r ist der Abstand eines Elements der Masse dm von der Rotationsachse).

Warum hat der Drei-Schluchten-Staudamm die Erdrotation verlangsamt?

Der Drei-Schluchten-Damm verfügt über ein enormes Wasserrückhaltevermögen von etwa 39,3 Milliarden Kubikmetern. Wenn dieses Gewässer aufgestaut wird, liegt es höher als die durchschnittliche Landoberfläche an diesem Standort. Wenn dieses Wasser vom Fluss (auf einem niedrigeren Niveau) zum Stausee (auf einem höheren Niveau) transportiert wird, verändert es die Verteilung der Erdmasse.

Durch die Speicherung großer Wassermengen in größerer Höhe erhöht sich das Trägheitsmoment der Erde. Tatsächlich trägt die Masse umso mehr zur Erhöhung des Trägheitsmoments bei, je weiter sie von der Rotationsachse entfernt ist. Nach dem Prinzip der Drehimpulserhaltung muss die Winkelgeschwindigkeit ω abnehmen, wenn das Trägheitsmoment I zunimmt und der Drehimpuls L konstant bleibt (da keine größere äußere Kraft auf das Erdsystem als Ganzes einwirkt).
L = I x ω = konstant
Wenn also I zunimmt, muss ω abnehmen.

Folgen: Verlangsamung der Rotation

Eine Verringerung der Winkelgeschwindigkeit der Erde bedeutet, dass die Erde etwas länger braucht, um eine Umdrehung abzuschließen, was zu einer sehr minimalen Verlängerung der Tageslänge führt.

Größenordnung

Der Einfluss des Drei-Schluchten-Staudamms auf die Tageslänge ist äußerst gering. Schätzungen zufolge verlängerte der Damm die Länge des Tages um die Größenordnung von Mikrosekunden (10⁻⁶ Sekunden). Obwohl es sich um einen echten Effekt handelt, ist er so gering, dass er praktisch keine Auswirkungen auf das tägliche Leben hat.

Welche physikalischen Phänomene beeinflussen die Rotation der Erde?

• Sehr starke Erdbeben können die Verteilung der Landmasse verändern.
• Die groß angelegte Förderung von Öl, Gas oder anderen Mineralien kann zu einer Umverteilung der inneren Massen der Erde führen.
• Die groß angelegte Förderung von Öl, Gas oder anderen Mineralien kann zu einer Umverteilung der inneren Massen der Erde führen.
• Das Abschmelzen großer Eismassen aufgrund der globalen Erwärmung führt zu einer Umverteilung des Wassers von den Polen in die Ozeane.
• Die Gezeiten der Erde, verursacht durch die Anziehungskraft des Mondes, wirken sich auf die Erdrotation aus.
• Konvektive Strömungen und andere Bewegungen im Erdmantel können große innere Massen bewegen und so das Trägheitsmoment der Erde leicht verändern.
• Isostatische Anpassungen, wie etwa der postglaziale Anstieg des Landes nach dem Abschmelzen der polaren Eiskappen, verändern die Massenverteilung und können die Erdrotation beeinflussen.

Abschluss

Neben 13 Städten und 1.350 Dörfern wurden rund 162 archäologische Stätten überschwemmt und mehr als 1,3 Millionen Menschen mussten umgesiedelt werden. Das Projekt war eine der größten Umsiedlungsaktionen der modernen Geschichte.

Die durch den Drei-Schluchten-Staudamm verursachte Verlangsamung der Erdrotation ist auf die Erhöhung des Trägheitsmoments der Erde zurückzuführen, die durch die Zurückhaltung einer großen Wassermasse in größerer Höhe verursacht wird.

Diese Änderung veranschaulicht auf dramatische Weise, wiegroß angelegte menschliche Handlungenkönnen die physikalischen Eigenschaften unseres Planeten beeinflussen.