Die Erde

Erde, Afrika und arabische Halbinsel

Terra, Sol III

Die Erde ist der dritte Planet von der Sonne aus und der fünftgrößte:

        Umlaufbahn:  149.600.000 km (1,00 AE) von der Sonne entfernt
        Durchmesser: 12.756,3 km 
        Masse:       5,972·1024 kg

Die Erde ist der einzige Planet, dessen englischer Name „Earth“ nicht aus der Griechischen oder Römischen Mythologie stammt. Der Name kommt aus dem Altenglischen und Germanischen (zur Entstehung des deutschen Wortes Erde siehe unten). Es gibt natürlich hunderte anderer Namen für den Planeten in anderen Sprachen. In der Römischen Mythologie war die Göttin der Erde Tellus - der fruchtbare Boden (Griechisch: Gaia, Lateinisch: terra mater - Mutter Erde).

Bis in die Zeit von Kopernikus (16. Jahrhundert) wurde die Erde nicht als gewöhnlicher Planet aufgefaßt.


Die MIR-Raumstation
am Erdhorizont

Die Erde kann natürlich ohne Zuhilfenahme von Raumsonden untersucht werden. Trotzdem hatten wir bis in das zwanzigste Jahrhundert hinein keine Landkarten von der gesamten Planetenoberfläche. Bilder des Planeten, die aus dem Weltraum aufgenommen wurden, sind von denkbarer Bedeutung; sie sind zum Beispiel eine enorme Hilfe bei der Wettervorhersage oder insbesondere bei Verfolgung und Vorhersage von Stürmen. Und sie sind außerordentlich schön.

Die Erde ist in verschiedene Schichten aufgeteilt, mit eigenen chemischen und seismischen Eigenschaften (Tiefenangaben in km):

             0-  40  Kruste
            40- 400  Oberer Mantel
           400- 650  Übergangsschicht
           650-2700  Unterer Mantel
          2700-2890  D" Schicht
          2890-5150  Äußerer Kern
          5150-6378  Innerer Kern

Die Kruste variiert beachtlich in ihrer Stärke, unter den Ozeanen ist sie dünner, unter den Kontinenten dicker. Der innere Kern und die Kruste sind fest; der äußere Kern und die Mantelschichten sind verformbar oder halbflüssig. Die verschiedenen Schichten werden von Diskontinuitäten getrennt, die sich in seismischen Daten zeigen; die bekannteste ist die Mohorovicic-Diskontinuität zwischen Kruste und oberem Mantel.

Der Großteil der Masse der Erde steckt im Mantel, der Großteil des Rests im Kern; der Teil, den wir bewohnen, ist ein winziger Bruchteil des Ganzen (die Werte unten in 1024 Kilogramm - das sind eine Million Milliarden Milliarden Tonnen):

             Atmosphäre     = 0,000.005.1
             Ozeane         = 0,001.4
             Kruste         = 0,026
             Mantel         = 4,043
             Äußerer Kern   = 1,835
             Innerer Kern   = 0,096.75

Der Kern besteht wahrscheinlich im wesentlichen aus Eisen (oder Nickel/Eisen), obwohl möglicherweise auch leichtere Elemente auftreten können. Die Temperaturen im Mittelpunkt des Kerns dürften circa 7.500 K betragen, heißer als an der Oberfläche der Sonne. Der Untere Mantel besteht wahrscheinlich hauptsächlich aus Silizium, Magnesium und Sauerstoff mit etwas Eisen, Kalzium und Aluminium. Der Obere Mantel setzt sich zusammen aus Olivin und Pyroxenen (Eisen- und Magnesiumsilikaten), Kalzium und Aluminium. Das meiste davon wissen wir dank seismischer Techniken, Proben des Oberen Mantels erreichen die Oberfläche in Form von Lava aus Vulkanen, aber der Großteil der Erde ist unzugänglich. Die Kruste besteht in erster Linie aus Quarz (Siliziumdioxid) und anderen Silikaten wie Feldspat. Im ganzen gesehen setzt sich die Erde chemisch wie folgt zusammen (nach Masse):


Südamerika,
aufgenommen von Galileo
    34,6%  Eisen
    29,5%  Sauerstoff
    15,2%  Silizium
    12,7%  Magnesium
     2,4%  Nickel
     1,9%  Schwefel
     0,05% Titan

Die Erde ist der dichteste Hauptkörper im Sonnensystem.

Die anderen terrestrischen Planeten haben wahrscheinlich ähnliche Strukturen und Zusammensetzungen bei manchen Unterschieden: der Mond besitzt den kleinsten Kern; Merkur hat einen besonders großen Kern (bezogen auf den Durchmesser); die Mäntel von Mars und Mond sind viel dicker; Mond und Merkur haben möglicherweise keine chemisch unterschiedliche Kruste; die Erde könnte der einzige Planet mit getrenntem Inneren und Äußeren Kernen sein. Man behalte dabei aber immer im Auge, daß unser Wissen über das Innere der Planeten weitgehend theoretischer Natur ist, sogar in Bezug auf die Erde.

Im Gegensatz zu den anderen terrestrischen Planeten besitzt die Erde eine Kruste, die sich in verschiedene feste Platten aufteilt, die unabhängig von einander auf dem heißen Mantel darunter schwimmen. Die Theorie, die dies beschreibt, nennt sich Plattentektonik. Sie wird charakterisiert durch zwei wesentliche Prozesse: Ausbreitung und Deckelung (Subduktion). Ausbreitung tritt auf, wenn zwei Platten von einander wegschwimmen und neue Kruste aus aufsteigender Magma von unterhalb entsteht. Deckelung zeigt sich, wenn zwei Platten kollidieren und die Kante der einen unter die andere geschoben wird und dort im Mantel letztendlich aufgelöst wird. Es gibt auch transversale Bewegungen zwischen einigen Platten entlang ihrer Kanten (z.B. am San Andreas Graben in Kalifornien) und Kollisionen zwischen Kontinantalplatten (z.B. Indien/Eurasien). Es gibt (momentan) acht Hauptplatten:

Außerdem gibt es noch zwanzig oder mehr kleinere Platten wie die Arabische, die Kokos- oder die Philippinische Platte. Häufige Erdbeben sind an den Plattenkanten völlig normal. Eine Aufzeichnung von ihnen läßt leicht die Plattenkanten erkennen.

Die Erdoberfläche ist sehr jung. In der (nach astronomischen Maßstäben) relativ kurzen Zeit von etwa 500.000.000 Jahren haben Erosion und tektonische Prozesse einen Großteil der Erdoberfläche zerstört und wiedererschaffen und dabei fast alle Spuren der frühen geologischen Oberflächengeschichte eleminiert (wie z.B. Einschlagskrater). So wurden die Spuren der Frühgeschichte der Erde weitgehend ausgelöscht. Die Erde ist 4,5 bis 4,6 Milliarden Jahre alt, aber die ältesten bekannten Felsen sind etwa 4 Milliarden Jahre alt, und welche, die älter sind als 3 Milliarden Jahre, sind schon selten. Die ältesten Fossilien lebender Organismen sind jünger als 3,9 Milliarden Jahre. So gibt es keine Spuren des entscheidenden Zeitraums, in dem das Leben auf der Erde entstand.


Die Straße von Gibraltar,
vom Space Shuttle aus

71 Prozent der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Die Erde ist der einzige Planet, an dessen Oberfläche Wasser in flüssiger Form bestehen kann (obwohl es auf Titans Oberfläche flüssige Vorkommen von Ethan oder Methan geben könnte sowie flüssiges Wasser unter der Oberfläche von Europa). Flüssiges Wasser ist selbstverständlich Voraussetzung für Leben wie wir es kennen. Die Wärmespeicherfähigkeit der Ozeane ist ebenfalls sehr wichtig für die Stabilisierung der Erdtemperatur. Flüssiges Wasser ist außerdem verantwortlich für die Erosion und die Wetterbildung über den Kontinenten der Erde, ein Prozeß, der im heutigen Sonnensystem einzigartig ist (obwohl er in der Vergangenheit auf dem Mars vorgekommen sein mag).


Die Erdatmosphäre
horizontal gesehen

Die Erdatmosphäre besteht heute aus 77% Stickstoff und 21% Sauerstoff mit Spuren von Argon, Kohlendioxid und Wasser. Der Gehalt an Kohlendioxid war wahrscheinlich höher in den Zeiten, als die Erde entstand, aber seitdem wurde fast alles in karbonate Felsen gebunden und zu einem geringeren Teil in den Ozeanen gelöst oder von lebenden Pflanzen verbraucht. Die Plattentektonik und biologische Prozesse bewirken heute einen kontinuierlichen Fluß von Kohlendioxid in diese verschiedenen „Gullis“ und wieder zurück. Der winzige Anteil Kohlendioxid in der Atmosphäre zu jeder Zeit ist (zusammen mit anderen Faktoren wie vor allem Wasserdampf) extrem wichtig für die Erhaltung der Oberflächentemperatur der Erde durch den Treibhauseffekt. Dieser Treibhauseffekt hebt die durchschnittliche Oberflächentemperatur um ungefähr 35 °C über das Maß hinaus an, das sie ohne diesen Effekt hätte (von frostigen –21 °C zu angenehmen +14 °C); die Ozeane würden einfrieren und Leben wie wir es kennen wäre unmöglich.


Aussicht von
Apollo 11

Das Vorkommen freien Sauerstoffs ist aus chemischer Sicht absolut bemerkenswert. Sauerstoff ist ein sehr aggressives Gas und unter „normalen“ Umständen würde es sich schnell mit anderen Elementen verbinden. Der Sauerstoff der Erdatmosphäre wird von biologischen Prozessen produziert und erhalten. Ohne Leben gäbe es keinen ungebundenen Sauerstoff.

Die Wechselwirkung zwischen Erde und Mond bremst die Erdrotation um ungefähr 2 Millisekunden pro Jahrhundert. Augenblickliche Forschungen deuten darauf hin, daß es vor circa 900 Millionen Jahren 481 Tage mit jeweils 18 Stunden pro Jahr gab.

Die Erde besitzt ein moderates Magnetfeld, das elektrische Ströme im äußeren Erdkern induzieren. Das Zusammenspiel aus Sonnenwind, dem Erdmagnetfeld und der oberen Erdatmosphäre bewirken die Nordlichter (siehe auch das Interplanetare Medium). Unregelmäßigkeiten in diesen Faktoren bewirken das Wandern der magnetischen Pole relativ zur Oberfläche; augenblicklich liegt der magnetische Nordpol in Nordkanada. Übringens liegt der „geomagnetische Nordpol“ zur Zeit direkt über dem Südpol.

Das Erdmagnetfeld wirft in Wechselwirkung mit dem Sonnenwind den sogenannten Van-Allen-Gürtel auf, zwei ringförmige Felder aus ionisierten Gasen (oder Plasma), die in einer Umlaufbahn um die Erde gefangen sind. Der äußere Gürtel erstreckt sich in einer Höhe von 19.000 bis 41.000 km, der innere liegt zwischen 13.000 und 7.600 km Höhe.

Der Erdsatellit

Die Erde hat nur einen natürlichen Satelliten, den Mond. Aber

           Abstand   Radius    Masse
Satellit   (000 km)   (km)     (kg)
--------   --------  ------  --------
Mond       384         1738  7,35·1022

Wozu werden tausende kleiner künstlicher Satelliten in die Erdumlaufbahn gebracht? Der Mensch ist von Natur aus neugierig, also dienen Satelliten auch der Wissenschaft und Forschung. Daneben liefern beispielsweise Erdbeobachtungssatelliten Bilder, die für unterschiedliche Zwecke ausgewertet werden können (das können Wetterdaten, aber auch streng geheime Spionagebilder sein). Einige Annehmlichkeiten unseres technischen Lebens wären ohne Satelliten nicht möglich. Die Fernsehsatelliten sorgen dafür, dass wir verschiedene Fernsehprogramme empfangen können, Navigationssatelliten dafür, dass beispielsweise unser Navi funktioniert.

Mehr über Erde und Mond

Offene Punkte


Anmerkungen

#1 zum deutschen Wort „Erde“: Ursprünglich leitet sich der Begriff Erde vom griechischen „éra“ ab. Im Germanischen wurde daraus Ero, dann Erdo, dann Erde. Natürlich waren die Bezeichnungen im deutschen Sprachraum ganz verschieden. In Norddeutschland zum Beispiel hieß die Erde Ertha. Als die Angeln und die Sachsen aus Nordeutschland dann nach Britannien aufgebrochen sind, und dort England und die englische Sprache begründet haben, haben sie die Ertha mitgenommen. Das ist im Neuenglischen nun „earth“. Das deutsche Wort Erde kommt also nicht aus dem Altenglischen. Umgekehrt kommt das englische Wort „earth“, wie alle englischen Wörter germanischen Ursprungs, aus Norddeutschland. (per E-Mail von Ferdinand W. – herzlichen Dank! Anm.d.Übs.)

#2 zur Vergangenheit der Erdatmosphäre: Aus geologischen Untersuchungen wissen wir heute, daß zu Zeiten der Dinosaurier der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre bei etwa 15% lag. Menschen würden gnadenlos ersticken, und – so seltsam sich das auch anhören mag – Dinosaurier würden bei heutigen Luftverhältnissen innerlich verbrennen, weil Sauerstoff eigentlich ein sehr aggressives Element ist. Jurassic Park ist also unmöglich (leider). Anm. d. Übs.


Mit einem Globus kann man sich die Erde im Miniaturformat ins Wohnzimmer holen. Genauer gesagt versteht man unter einem Globus ein kugelförmiges Modell, auf dem die Landkarte der Erde gemalt ist. Den Globus, es gibt ihn in verschiedenen Durchmessern, kann man um die eigene Achse drehen. So kommt man mit einer schwungvollen Drehbewegung von Südamerika nach Australien. Leicht lässt sich aber auch nachvollziehen, welche Länder beispielsweise Auto-Reisende aus Portugal auf dem Weg in den Kroatien Urlaub passieren.


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Impressum, © Bill Arnett, übersetzt von Michael Wapp; zuletzt ergänzt: 10. April 2014