Erde
Dieser Artikel befasst sich mit dem Planeten Erde. Andere Bedeutungen unter Erde (Begriffsklärung).
| Die wolkenfreie Erde, Bildquelle: DLR | |||||||
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| Die Erde | |||||||
| Eigenschaften des Orbits | |||||||
| Aphel | 152,1 Mio. km 1,017 AE | ||||||
| Mittlerer Radius | 149,6 Mio. km 1 AE | ||||||
| Perihel | 147,09 Mio. km 0,983 AE | ||||||
| numerische Exzentrizität | 0,0167 | ||||||
| Siderische Periode | 365,256 Tage | ||||||
| Ø Orbitalgeschwindigkeit | 29,78 km/s | ||||||
| Inklination | 0° | ||||||
| Physikalische Eigenschaften | |||||||
| Durchmesser am Äquator | 12756,2 km | ||||||
| Durchmesser von Pol zu Pol | 12713,6 km | ||||||
| Erdumfang am Äquator | 40.076,592 km | ||||||
| Erdumfang über die Pole | 40.009,153 km | ||||||
| Volumen | 1083,23 Mrd. km3 | ||||||
| Oberflächeninhalt | 510,06 Mio. km2 | ||||||
| Masse | 5,9736 × 1024 kg | ||||||
| Mittlere Dichte | 5,515 g/cm3 | ||||||
| Schwerkraft an der Oberfläche |
9,798 m/s² | ||||||
| Rotationsperiode | 23,9345 Std. | ||||||
| Neigung der Drehachse | 23,45° | ||||||
| Albedo | 0,367 | ||||||
| Fluchtgeschwindigkeit | 11,186 km/s | ||||||
| Temperatur an der Oberfläche |
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| Zusammensetzung der Erdkruste | |||||||
| Sauerstoff | 47 % | ||||||
| Silizium | 28 % | ||||||
| Aluminium | 8 % | ||||||
| Eisen | 4,5 % | ||||||
| Calcium | 3,5 % | ||||||
| Kalium | 2,5 % | ||||||
| Natrium | 2,5 % | ||||||
| Magnesium | 2 % | ||||||
| Titan | 0,5 % | ||||||
| Wasserstoff | 0,2 % | ||||||
| Kohlenstoff | 0,2 % | ||||||
| andere | <1 % | ||||||
| Zusammensetzung des Erdmantels in der Reihenfolge der Häufigkeit | |||||||
| Silizium, Sauerstoff, Magnesium, Eisen, Aluminium, Calcium | |||||||
| Zusammensetzung des Erdkerns | |||||||
| Eisen und wenige Prozent Nickel, Schwefel, Sauerstoff, Wasserstoff und Kalium | |||||||
| Zusammensetzung der Atmosphäre | |||||||
| Druck | 1014 mbar | ||||||
| Stickstoff | 78,084 % | ||||||
| Sauerstoff | 20,946 % | ||||||
| Argon | 9340 ppm | ||||||
| Kohlendioxid | 350 ppm | ||||||
| Neon | 18,18 ppm | ||||||
| Helium | 5,24 ppm | ||||||
| Methan | 1,7 ppm | ||||||
| Krypton | 1,14 ppm | ||||||
| Wasserstoff | 0,55 ppm | ||||||
| Sonstige Daten | |||||||
| Anzahl der Satelliten | 1, der Erdmond | ||||||
Die Erde (von indogermanisch er[t]) ist der dritte Planet unseres Sonnensystems. Sie ist ca. 4,55 Milliarden Jahre alt und ist der einzige bekannte belebte Ort (Planetenzeichen: ♁).
Aufbau
Hauptartikel: Innerer Aufbau der Erde
Die Erde ist annähernd eine Kugel. Durch die Fliehkräfte ihrer Rotation ist sie an den Polen geringfügig abgeplattet, so dass der Umfang, der am Äquator 40.076,592 km und über die Pole 40.009,153 km beträgt, und der Durchmesser des Planeten um 0,27% variieren und ein Ellipsoid bilden. Der Meeresspiegel (das Geoid) weicht davon nochmals um ± 100 m ab. Die Unterschiede im Umfang bewirken, dass es keinen eindeutig höchsten Berg auf der Erde gibt. Je nach Definition könnte dies der Mt. Everest, der Chimborazo oder der Mauna Loa sein.
Die Oberfläche der Erde unterteilt sich in Landfläche (29,3%) und Wasserfläche (70,7%). Die Landfläche wird zum überwiegenden Teil von den Kontinenten gebildet.
Die Erde besteht in ihrem Inneren aus drei durch seismische Diskontinuitätsflächen (Unstetigkeitsflächen) begrenzte Schalen: Der Erdkruste, dem Erdmantel und dem Erdkern.
Atmosphäre
Hauptartikel: Erdatmosphäre
Die Erde ist umgeben von einer ca. 640 km hohen Atmosphäre. In bodennahen Schichten besteht diese im Wesentlichen aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff und 1% Edelgasen. Dazu kommt ein wechselnder Anteil an Wasserdampf (0-5%), der das Wettergeschehen bestimmt. Die auf der Erde gemessenen Temperaturextreme betragen −89,6°C (gemessen am 21. Juli 1983 in der Vostok Station in der Antarktis auf 3420 m Höhe, was einer Temperatur von −60°C auf Meereshöhe entspräche) und +58°C (gemessen am 13. September 1922 in Al' Aziziyah in Libyen auf 111 m Höhe).
Globaler Energiehaushalt
Der Energiehaushalt der Erde wird im Wesentlichen durch die Einstrahlung der Sonne bestimmt, der sonstige vorwiegend durch radioaktive Zerfälle erzeugte Energiebeitrag beträgt nur etwa 0,1%. Die Albedo der Erde beträgt 0,367, wobei ein wesentlicher Anteil auf die Wolken der Atmosphäre zurückzuführen ist. Dies führt zu einer globalen effektiven Temperatur von 246 K (-27 °C), Die Durchschnittstemperatur der unteren Erdatmosphäre liegt jedoch durch einen starken (natürlichen) Treibhauseffekt bei etwa 288 K (15 °C), wobei Wasser und Kohlendioxid den Hauptbeitrag liefern.
Herkunft des irdischen Wassers
Die Herkunft des irdischen Wassers und damit der Ozeane ist bisher noch umstritten. Diskutiert werden drei Möglichkeiten.
- Ausgasen aus dem Inneren der Erde (teilweise vulkanisch)
- Einschlag eines oder mehrerer Kometen oder Transneptunische Objekte
- Einschlag eines oder mehrerer wasserreicher Asteroiden (Protoplaneten) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels
Die große Menge an Wasser, die auf der Erde im Vergleich zu anderen erdähnlichen Planeten vorhanden ist, kann nur schwer allein durch Ausgasen aus dem Erdinneren erklärt werden. Die Planetesimale aus denen die Erde sich bildete, entstanden in einem Bereich des früheren Sonnensystems, in dem relativ wenig Wasser vorhanden war. Je kleiner der Abstand zur Sonne war, desto höher die Temperaturen und desto weniger Wasser war vorhanden. Erst außerhalb der solaren "Schneegrenze" welche etwa inmitten des heutigen Asteroidengürtels lag war Wasser in größerer Menge vorhanden.
So zeigen kohlige Chondrite, von denen angenommen wird, dass sie in den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels entstanden sind, einen Wassergehalt von manchmal mehr als 10% ihres Gewichts, während gewöhnliche Chondrite oder gar Enstatit-Chondrite vom inneren Rand des Asteroidengürtels weniger als 0,1% ihres Gewichts Wasser enthalten. Die Planetesimale, aus denen sich die erdähnlichen Planeten bildeten, sollten dementsprechend noch weniger Wasser enthalten haben. Zudem wird angenommen, dass bei der Akkretion der Planetesimale zu den Planeten nochmals Wasser verloren ging. Damit wird es schwierig die Menge an Wasser auf der Erde allein durch Ausgasen aus dem Erdinneren zu erklären. Deswegen wird heute meistens angenommen, dass der überwiegende Teil des irdischen Wassers aus den äußeren Bereichen des Sonnensystems stammt.
Ein rein kometarer Ursprung des Wassers ist nach Messung des Isotopenverhälnis von Wasserstoff in den drei Kometen Halley, Hyakutake und Hale-Bopp durch David Jewitt et al. unwahrscheinlich, da demnach das Verhältnis von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) von Kometen etwa doppelt so hoch ist wie in ozeanischem Wasser. Nicht klar ist dabei allerdings, ob diese Kometen repräsentaiv für Kometen aus dem Kuiper-Gürtel sind. Nach A. Morbidelli et al. (Meteoritics & Planetary Science 35 (2000), 1309-1329) kommt der größte Teil des heutigen Wassers von einigen im äußeren Asteroidengürtel geformten Protoplaneten, die auf die Erde stürzten, wofür das D/H-Verhältnis von kohligen Chondriten spricht. Wassereinschlüsse in kohligen Chondriten zeigen ein ähnliches D/H-Verhältnis wie ozeanisches Wasser. Nach A. Morbidelli et al. käme ein kleiner Teil auch von Kometen aus der Jupiter-Saturn-Region, welche bereits recht früh während der Akkretion der Erde angesammelt wurden. Etwa 10% käme von Kometen aus der Uranus-Neptun Region und dem Kuiper-Gürtel, welche am Ende der Erdakkretion auf die Erde stürzten.
Mond
Hauptartikel: Mond
Die Erde wird von einem Mond umkreist. Dieser ist im Vergleich zur Erde deutlich größer als es bei den anderen Planeten mit Ausnahme des Pluto/Charon-Systems der Fall ist. Der große Mond ist verantwortlich für die Stabilität der Bahnneigung der Erde und damit auch für die guten Bedingungen zum Entstehen von Leben auf der Erde.
Gezeiten
Der Mond verursacht auf der Erde Gezeiten. Ebbe und Flut in den Meeren und im Erdmantel bremsen die Erdrotation und verlängern dadurch gegenwärtig die Tage um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr. Die Gezeiten wirken sich auch auf die Landmassen aus, um ca. einen halben Meter heben und senken sich die Landmassen. Die Rotationsenergie der Erde wird dabei in Wärme umgewandelt. Der Drehimpuls wird auf den Mond übertragen, dessen Bahn sich dadurch um etwa 4 Zentimeter pro Jahr von der Erde entfernt. Dieser schon lange vermutete Effekt ist seit etwa 1995 durch Laser-Distanzmessungen abgesichert.
Die zunehmende Tageslänge kann geologisch anhand von Wachstumsringen in fossilen Korallen nachgewiesen werden. Man findet in diesen Sedimenten eine 'Spur' für jeden Tag, und eine jährliche Regelmäßigkeit, aus der sich die Anzahl der Tage im damaligen Jahr bestimmen lässt. In historischer Vergangenheit zeigt sich die Zunahme der Tageslänge anhand überlieferter Sonnenfinsternisse, die bei gleichbleibender Tageslänge an einem anderen Ort auf der Erde sichtbar gewesen wären.
Extrapoliert man diese Abbremsung in die Zukunft, wird auch die Erde einmal dem Mond immer die gleiche Seite zuwenden, wobei ein Tag auf der Erde dann 47 Mal so lang wäre wie heute. Damit unterliegt die Erde dem gleichen Effekt, der in der Vergangenheit schon zur gebundenen Rotation des Mondes geführt hat. Zu dem Zeitpunkt, an dem diese Korotation eintreten wird, wird das Wechselspiel der Gezeiten beendet sein. Die Flutberge verbleiben dann immer an einem Ort auf der Verbindungslinie Erde-Mond und es wird zu einer dauerhaften Verformung des Erdkörpers kommen, ähnlich dem des Mondes. Diese Überlegungen kann man allerdings als hypothetisch betrachten, da zum einen die Stabilität der Erdrotation nicht gewährleistet ist. Zum anderen wird sich durch den Übergang der Sonne zu einem weißen Zwerg auch das gesamte Sonnensystem verändert haben.
Leben
Die Erde ist der einzige bekannte Ort, auf dem sich Leben entwickelt hat. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung begann das Leben auf der Erde innerhalb sehr kurzer Zeitspannen, nachdem das anfängliche starke Bombardement durch Asteroiden, dem die Erde die erste Zeit bis etwa vor 3,9 Milliarden Jahren ausgesetzt war, abgenommen hatte, sich eine stabile Erdkruste ausbildete und diese sich soweit abgekühlt hatte, dass flüssiges Wasser möglich war. Die bisher ältesten, allerdings umstrittenen Hinweise auf Leben (vertsteinerte Cyanobakterien) sind 3,5 Milliarden Jahre alt und wurden in Gesteinen aus Westaustralien gefunden. In 3,9 Milliarden Jahre altem grönländischen Sediment-Gestein wurden Anomalien in Kohlenstoffistopenverhältnissen gefunden, die auf biologischen Stoffwechsel hindeuten, so dass eventuell bereits zu dieser Zeit Leben existierte.
Das Leben hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung und das Erscheinungsbild der Erde. Durch das Leben wurde durch die Produktion von Sauerstoff die atmosphärische Zusammensetzung und durch die Pflanzen die Albedo und damit die Energiebilanz entscheidend verändert.
Ein dreidimensionales Modell der Erde wird Globus genannt.
Siehe auch:
- Liste aller Länder und Staaten der Erde
- Biosphäre 2
- Magnetismus
- Jahreszeiten
- Klimazonen
- Satellit
- Geowissenschaften
- Envisat (ESA-Umweltsatellit)
- Merkurtransit, Venustransit
- Hohlwelt
