Читать книгу Allgemeine Geologie - Peter Rothe - Страница 9

Rotationsellipsoid

Meteoriten

Diskontinuitäten

Magnetfeld der Erde

Wasserhülle der Erde

Atmosphäre

Die gemeinhin als Kugel beschriebene Erde ist eigentlich ein infolge ihrer Rotation an den Polen leicht abgeplattetes Rotationsellipsoid. Die durch die Rotation hervorgerufene Zentrifugalkraft wirkt sich am Äquator am stärksten aus und führt dort zu einer Aufwölbung. Aus der Stellung der Erde im Planetensystem im Zusammenhang mit der Gravitation ergibt sich eine Gesamtdichte von 5,5 g/cm³, die man mit den zugänglichen irdischen Gesteinen vergleichen kann: die Gesteine der Erdkruste haben im Bereich der Festländer eine durchschnittliche Dichte von 2,7 g/cm³, im Bereich der Ozeane von 2,95 g/cm³. Die tieferen Anteile der Erde müssen also schwerer sein und erste Hinweise auf das entsprechende Material geben uns Meteoriten, von denen manche neben Eisen auch hohe Anteile von Nickel enthalten. Da die Materialdichte die Geschwindigkeit von Erdbebenwellen bestimmt, lassen sich damit Rückschlüsse auf die tieferen Bereiche gewinnen: Hier treten sprunghafte Änderungen (Diskontinuitäten) auf, die sich mit Materialänderungen erklären lassen, wobei über das Material selbst noch vielfach spekuliert wird. Dabei helfen auch Laborexperimente, mit denen man bekannte Gesteine hohen Drücken und Temperaturen aussetzen kann. Die mit zunehmender Tiefe ansteigende Temperatur ist uns aus tiefen Bergwerken und Bohrungen zugänglich, führt aber bei linearer Extrapolation bis zum Erdmittelpunkt zu völlig unglaubwürdigen Werten. Zum abgeleiteten Wissen gehört auch die Erklärung des Magnetfelds der Erde, das man heute mit Hilfe von Experimenten auf Turbulenzen und schnelle Bewegungen flüssigen Eisens im Äußeren Erdkern zurückführt. Die einfachste Gliederung in eine spezifisch leichte Kruste, einen schwereren Mantel und einen sehr schweren, teilweise flüssigen Kern lässt einen Vergleich mit dem Hochofenprozess zu. Um schwerere Gesteine ohne wesentliche chemische Änderungen zu erklären, werden hypothetische Annahmen über eine zunehmende Koordinationszahl in Kristallgittern bei höheren Drücken gemacht. Schließlich ist auch die Wasserhülle der Erde erklärungsbedürftig, für die neben einer Entgasung des Mantels vor allem die Akkretion von Kometen („schmutzige Schneebälle“) in der Frühzeit diskutiert wird. Über die Entwicklung der Atmosphäre dagegen lässt sich schon Genaueres sagen: Die ursprünglich vorhandenen Edelgase einer sog. primordialen Atmosphäre sind im Vergleich mit den kosmischen Häufigkeiten weitgehend defizitär, sie bestand wesentlich aus CO₂, Wasserstoff, Stickstoff. Die heutige Atmosphäre hat sich in 4,6 Milliarden Jahren entwickelt, wobei deren Sauerstoffgehalt wesentlich durch die Entwicklung der Pflanzen gesteuert wurde. Unser Wissen über die Erde ist also zu großen Teilen abgeleitetes Wissen.