Die Erde ist einer der neun großen Planeten in unserem Sonnensystem und steht der Sonne relativ nahe. Sie ist der einzige Himmelskörper, auf dem sich höhere Formen des Lebens entwickeln konnten. Als Planet und Himmelskörper im Sonnensystem kann die Erde mit zum Forschungsgegenstand der Astronomie gezählt werden, insbesondere was ihre Bewegungen und ihre Daten betrifft. Häufig dient sie auch als Vergleichobjekt.
Die Wissenschaft, die sich aber vorrangig mit der Erde und ihrer Erforschung beschäftigt, ist die Geografie. Es sind deshalb nachfolgend nur einige ausgewählte Daten und Fakten genannt. Die Erde ist - vom Weltraum aus betrachtet - ein blauer Planet. Diese blaue Farbe wird durch die Wassermassen der Ozeane hervorgerufen, die die Erde zu etwa 70% bedecken. Beim Blick aus dem Weltraum fallen einige weitere Besonderheiten auf:
Bahndaten der Erde | |||
mittlerer Abstand von der Sonne | siderische Umlaufzeit | mittlere Bahngeschwindigkeit | Bahnneigung gegenüber der Ekliptik |
1 AE | 1,00 a | 29,8 km/s | 0,0 |
Wichtige Planetendaten | |||
Äquatorradius | Masse | mittlere Dichte | siderische Rotationsdauer |
6 378 km | 23 h 56 min 4 s |
Aus größerer Entfernung wirkt die Erde kugelförmig. Geodätische Untersuchungen ergaben aber bereits um 1800, dass die Erde aufgrund ihrer Rotation um die Erdachse an den Polen abgeplattet ist und eine Äquatorwulst besitzt. Somit ist der Äquatorradius mit 6378 km auch größer als der Polradius mit 6356 km. Für den mittleren Radius wurde ein Wert von 6371 km ermittelt. Die Erde besitzt die Gestalt eines speziellen Rotationskörpers, der als Geoid bezeichnet wird (Bild 2).
Eine typische Erscheinung, die auf der Erdoberfläche auftritt, sind die Gezeiten, also der etwa sechstündige ständige Wechsel von Ebbe und Flut bei den Weltmeeren. Die Ursachen für die Gezeiten sind:
Um sich eine angemessene Vorstellung von einem Himmelskörper wie der Erde machen zu können, ist es manchmal zweckmäßig, mit Modellvorstellungen zu arbeiten. Eine solche Modellvorstellung ist die, sich die Erde als eine Kugel von gut überschaubaren und vorstellbaren Ausmaßen zu denken. Wenn die Erde eine Kugel von 1 m Durchmesser wäre, dann
Der Erdkörper wird als Geoid bezeichnet. Die Abplattung der Erde kommt durch deren Rotation zustande.
Wie viele andere Himmelskörper besitzt die Erde einen schalenförmigen Aufbau (Bild 3). Die drei Hauptschalen der Erde sind die Erdkruste, der Erdmantel und der Erdkern.
Die Erdkruste besteht aus Gesteinsmassen, deren Dicke zwischen 10 km und 70 km schwankt. Daran schließt sich bis in eine Tiefe von 2.900 km der Erdmantel an. Abgesehen von einer teilweise flüssigen Schicht unterhalb der Kruste besteht der Erdmantel aus plastischem Material. Die leichten Krustengesteine schwimmen auf dem dichteren Mantelgestein. Die oberste Schicht des Erdmantels bildet die heiße, fließfähige Astenosphäre. In ihr existieren großräumige Strömungsgebiete in Form von Konvektionszellen. Deren Bewegung ist der Motor der Verschiebung der Kontinentalplatten und letztlich daher auch der für die Entstehung von Tiefseegräben und von Faltengebirgen.
Der Erdkern erstreckt sich über den halben Erdradius. Er besitzt eine relativ hohe Dichte. Deshalb geht man davon aus, dass Eisen der Hauptbestandteil dieses Kerns ist. Die Temperatur im Erdkern beträgt vermutlich 6.500 °C bis 6.600 °C. Unter Normalbedingungen wäre Eisen bei diesen Temperaturen längst geschmolzen. Durch den extrem hohen Druck im Erdinneren wird jedoch der Wechsel des Aggregatzustandes verhindert. Man geht davon aus, dass der Erdkern aus einer festen Zone um den Erdmittelpunkt herum besteht und sich in Richtung Erdoberfläche ein flüssiges Gebiet anschließt.
Schalenförmiger Aufbau der Erde
Von allen erdähnlichen Planeten besitzt die Erde das stärkste Magnetfeld. In der Nähe der Erdoberfläche ist es von der Form her mit dem Magnetfeld eines Stabmagneten vergleichbar (Bild 4a). Wie man inzwischen weiß, wird es aber durch die Teilchenstrahlung der Sonne, den Sonnenwind, erheblich verformt (Bild 4b). Das Magnetfeld der Erde entsteht durch innere Strömungsvorgänge, die einen Dynamoeffekt hervorrufen.
Magnetfeld der Erde in Erdnähe (a) und unter dem Einfluss des Sonnenwindes verformtes Erdmagnetfeld (b). Auf der Skala unten sind astronomische Einheiten angegeben. Das Erdmagnetfeld reicht also weit in den Raum. In Erdnähe ähnelt es dem Magnetfeld eines Stabmagneten.
Die Erdatmosphäre (Bild 5) hat sich im Laufe der Milliarden Jahre dauernden Evolution herausgebildet und hat seit vermutlich einigen zehntausend Jahren eine weitgehend konstante Zusammensetzung.
Zusammensetzung der Erdatmosphäre (Volumenanteil) | ||||
Bestandteil | Stickstoff () | Sauerstoff () | Argon (Ar) | Kohlenstoff- dioxid () |
relativer Anteil in Prozent | 78,1 | 20,9 | 0,9 | 0,04 |
Andere Gase wie Argon, Kohlenstoffmonooxid, Neon, Helium, Methan oder Ozon tragen zur Gesamtzusammensetzung der Luft zwar nur wenig bei, besitzen aber teilweise als Treibhausgase oder als Gase, die kurzwelliges UV-Licht absorbieren (Ozon), eine entscheidende Bedeutung für den Wärmehaushalt der Erde und für den Schutz des Lebens auf der Erdoberfläche.
Die Entwicklung des Lebens auf der Erde war und ist an bestimmte Bedingungen geknüpft, die in dieser Weise in unserem Sonnensystem nur auf der Erde existieren. Zu diesen Bedingungen gehören:
Aufbau der Erdatmosphäre
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