Erde - Planet mit intelligentem Leben

Einziger Planet mit Leben

Die Erde, von den Römern nach der Erdgöttin Terra benannt, ist der einzige Planet im Sonnensystem, der die Basis für ein Leben von Pflanzen, Tiere und Menschen ermöglicht. Das ist deshalb möglich geworden, weil die Erde in einem optimalen Abstand zur Sonne positioniert wurde.

Erde im Sonnensystem

Damit das Leben möglich wurde, brauchte es die richtigen Parameter und die hat die Erde anzubieten: nämlich eine Atmosphäre, die aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Außerdem besitzt die Erde Ozeane, die 70 Prozent der Oberfläche bedecken und die mit flüssigem Wasser gefüllt sind.

Die Erde ist auch heute noch ein geologisch sehr aktiver Planet und deshalb verändert sich die Oberfläche auch ständig, wenngleich sehr langsam. Bemerkenswert an der Erde ist ihr Satellit, der Mond. Nicht, dass der Mond vorhanden ist - andere Planeten haben viele Monde - aber in Relation zur Dimension der Erde ist der Mond sehr groß.

Dass die Erde weiterhin in Bewegung ist, zeigen die Erdbeben und Vulkanausbrüche. Denn seismische und vulkanische Aktivitäten gibt es nicht nur entlang der Plattenränder, sondern auch an den Verwerfungslinien der Platten. Außerdem wandern Vulkane langsam, aber doch durch die Bewegungen der Platten weiter, wodurch neue Vulkane entstehen können, während alte erlöschen.

Technische Daten der Erde

Die Erde umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometer und ist damit der drittnächste Planet im Sonnensystem. Ihre Rotationsachse ist um 23,5° geneigt, weshalb es auf der Erde Jahreszeiten gibt. Abhängig von der Position der Sonne gibt es auf der Nordhalbkugel Sommer und auf der Südhalbkugel Winter oder umgekehrt. Zwischen diesen Positionen steht die Sonne am Äquator, wodurch es entweder Frühling oder Herbst ist.

Der Äquatordurchmesser weist 12.756 Kilometer auf und damit ist Erde nur etwas größer als die Venus. Die Erde braucht 365 Tage für einen kompletten Umlauf um die Sonne und dreht sich um die eigene Achse in 24 Stunden. Damit ist der Tag auch viel kürzer als auf der Venus, wo ein halbes Jahr einem Tag entspricht.

Aufbau der Erde

Die Erde war in ihrer Entstehung wie ein Feuerball, bestehend aus geschmolzenem Gestein, das lange brauchte, um abzukühlen. Als die Abkühlung dann einsetzte, entwickelte sich die heute bekannte Gestalt der Erde, bei der die Oberfläche über dem geschmolzenem Inneren verkrustete.

Der Erdkern befindet sich etwa 5.000 Kilometer unter der Oberfläche und besteht aus einem festen Eisenkern, der durch einen äußeren Kern aus geschmolzenem Eisen und Nickel umgeben ist. Dieser äußere Kern wird durch den Mantel umschlossen. Der Mantel erstreckt sich von 30 Kilometer unter der Oberfläche bis auf ungefähr 3.000 Kilometer und besteht aus verschiedenen Schichten. Die oberste Schicht des Mantels besteht aus halb geschmolzenem, zähflüssigem Gestein.

Über dem Mantel erstreckt sich die Erdkruste, die durchschnittlich 30 Kilometer dick ist. Die oberste Krustenschicht repräsentiert die eigentliche, uns bekannte Oberfläche, wobei man vieles nicht erkennen kann, weil die Weltmeere sowie deren Meeresgrund die Oberfläche bedecken. Dort, wo die Meere durch Land verdrängt wurden, sind die Kontinente die Oberfläche.

Erforscht wurde der Aufbau der Erde durch die Erdbebenforschung, auch Seismologie genannt. Bei Erdbeben konnten die seismischen Wellen genutzt werden, denn diese werden gebrochen, wenn sie auf ein Hindernis oder eine Veränderung des Gesteins treffen. Da sich seismische Wellen nicht in Flüssigkeiten ausbreiten können und ab 3.000 Kilometer Tiefe sofort anhalten, ist der Schluss zulässig, dass der äußere Kern geschmolzen ist.

Erforschung der Erde

Natürlich haben die Menschen versucht, bis zu diesen Punkt vorzudringen. Dazu muss man sich durch die Erdkruste bohren, aber auch mit dem besten Maschinen hat man die Erdkruste bisher nicht beeindrucken können. Es sind aber Projekte im Gange, um bis zum Mantel vorzudringen und Gesteinsproben zu erhalten. Diese könnten, wenn man erfolgreich ist, neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung im Erdmantel liefern.

Entwicklung der Atmosphäre

Die Atmosphäre besteht aus ungefähr 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff, 1 Prozent Argon und weiteren Spurenelementen. Die bisherige Erforschung der Atmosphäre hat ergeben, dass der aktuelle Zustand als dritte Phase bezeichnet werden kann.

Die Entwicklung der Atmosphäre begann mit der ersten Phase, bei der die Atmosphäre hauptsächlich aus Helium und Wasserstoff bestand. Zu diesem Zeitpunkt kühlte die Erde erst aus. Im Rahmen des Abkühlungsprozesses entstanden viele Vulkane, die Kohlendioxid und Dampf in den Weltraum beförderten.

Durch die Schwerkraft wurden diese Gase aber im erdnahen Raum behalten, wodurch eine zweite Atmosphäre entstand. Ihre Zusammensetzung bestand aus Kohlendioxid, Wasserdampf und Wasserstoff. Der Wasserdampf fiel als Regen auf die verkrustete Erde und sorgte so für die Weltmeere, die viel Kohlendioxid an sich banden.

Wasser dank Late Bombarding

Allerdings war für das Wasser auch ein Glücksfall zuständig. Die Erde würde heute ähnlich lebensfeindlich sein wie die Venus, wenn es nicht das "Late Bombarding" gegeben hätte. Kometen und andere kleine Himmelskörper stürzten auf die Erde und verbrannten dabei in der Atmosphäre oder beim Aufschlag, wodurch das gefrorene Eis zu Wasser wurde. So kam das Wasser auf die Erde - Kometen? Diese kleinen Dinger? Wie kann das sein? Tatsächlich sind die Weltmeere gar nicht so wasserhaltig - die Erde ist zwar von 70 % Wasser bedeckt, aber das Wasser im Schnitt nur 5 km tief - zieht man alles Wasser zusammen, ergibt das eine Kugel mit 700 km Durchmesser - das ist in Relation zu den 12.000 Kilometer der Erde gar nichts und so ist es schon glaubwürdiger, dass so das Wasser auf die Erde kam und das Leben erst ermöglicht hatte.

Mit diesem Prozess der Kohlenstoffverbindungen wurde die Basis für bakterielles Leben in den Ozeanen geschaffen und in der Folge war auch pflanzliches Leben möglich geworden. Im Laufe der Zeit wurde vor allem durch die Pflanzen das Kohlendioxid in Sauerstoff umgewandelt. Im Anschluss sorgte die Pflanzenwelt für Ammonium im Erdboden, das mit Bakterien reagierte und so Stickstoff freisetzte, das in die Atmosphäre gelangte.

Atmosphäre der Erde heute

Die heute existierende Atmosphäre der Erde hat eine Höhe von insgesamt etwa 10.000 Kilometer. Bis in die Höhe von 8 Kilometern an den Polen und 18 Kilometern am Äquator besteht die Troposphäre. Die Troposphäre hat zwei wichtige Funktionen. Zum einen werden in ihr die Wolken gebildet und die Troposphäre bestimmt auch das Wetter auf der Erde. Dabei ist die Sonneneinwirkung und die Menge an vorhandener Energie entscheidend, denn je nach Region kann es unterschiedliche Wetterbedingungen geben, die von der Luftfeuchtigkeit, vom Luftdruck, von den Windverhältnissen und weiteren Faktoren abhängt.

Die zweite wichtige Funktion der Troposphäre ist der Treibhauseffekt. Damit die Erde nicht erkaltet, ist es wichtig, dass von der Erde abgestrahlte oder reflektierte Gase wie Wasserdampf und Kohlendioxid nicht in das Weltall abgegeben werden, sondern auf die Erde zurückreflektiert werden. Dieser Prozess findet in der Troposphäre statt.

Über der Troposphäre befindet sich die Stratosphäre, die bis in eine Höhe von 50 Kilometer reicht. Langstreckenflieger nutzen diese Atmosphärenschicht, weil es hier keine Turbulenzen gibt, wie sie in der Troposphäre auftreten. Die Luft in der Stratosphäre wird durch Ultraviolettstrahlung erhitzt und in dieser Schicht der Erdatmosphäre befindet sich auch die Ozonschicht, die vor der Ultraviolettstrahlung schützt. Der Vorgang ist der, dass die Ozonteilchen der Stratosphäre in den oberen Bereichen dieser Schicht die ultraviolette Strahlung absorbieren. Dieser Schutz ist für das Leben auf der Erde von elementarer Bedeutung.

Als man in den 1970er-Jahren festgestellt hatte, dass die Ozonschicht in der Stratosphäre, die man auch als Schutzschild verstehen kann, stark zurückging und zusätzlich in den 1980er-Jahren ein Ozonloch offenbar wurde, wurden Flurchlorkohlenwasserstoffe, kurz FCKW, verboten. Diese waren als Treibmittel eingesetzt worden und setzten der Ozonschicht stark zu. Die Maßnahme war richtig, denn seither hat sich die Abnahme des Ozons verlangsamt und neuere Messungen haben sogar gezeigt, dass sich das Ozonloch langsam schließt.

Die dritte Schicht der Erdatmosphäre ist die Mesosphäre, die von 50 bis 85 Kilometer Höhe reicht. Die Temperaturen in diesem Bereich liegen bei unter -70°C. Meteoroiden schaffen es bis zur Mesosphäre und verglühen dort als Meteore. Als vierte Schicht der Atmosphäre gibt es die Thermosphäre, die von 85 bis 450 Kilometer Höhe reicht. In dieser Schicht findet der Prozess der Ionisation auf, weil durch die Einwirkung der Sonnenstrahlen die Elektronen aus vorhandenen Atomen herausgelöst werden.

Als fünfte und letzte Schicht der Erdatmosphäre gibt es die Exosphäre, die von 450 Kilometer Höhe bis ungefähr 10.000 Kilometer reicht. In diesem Bereich entweichen leichte Gase wie Helium oder Wasserstoff und gehen an den Weltraum verloren. In der Exosphäre kreisen sehr viele Satelliten um die Erde.

Das Magnetfeld der Erde

Von allen terrestrischen Planeten - also Merkur, Venus, Erde und Mars - hat die Erde das mit Abstand stärkste Magnetfeld. Die Begründung liegt wohl im flüssigen äußeren Erdkern, der nach bisherigen Erkenntnissen aus Eisen- und Nickellegierungen besteht. Das Magnetfeld der Erde hat zwei Magnetpole, die nicht ident mit den Erdpolen sind, aber sie befinden sich in ihrer Nähe. Der magnetische Nordpol befindet sich im hohen Norden von Kanada und der magnetische Südpol ist in der Antarktis zu finden. Es handelt sich dabei um keine starren Punkte, denn sie verändern sich in ihrer Lage, das bedeutet, die magnetischen Pole werden im Laufe der Zeit verschoben. Es gibt auch die Theorie, dass sich die Pole vertauschen, also dass der magnetische Südpol zeitweise als Nordpol agiert und umgekehrt. Einen Beweis für diese These gibt es aber noch nicht.

Das Magnetfeld der Erde hat eine wichtige Schutzfunktion. Durch die Sonnenwinde, die von der Sonne durch das Sonnensystem geschickt werden, würde die Atmosphäre angegriffen werden, die Ozeane würden verdunsten und alles Leben hätte sich auf der Erde erledigt. Davor schützt das Magnetfeld, das als Schild vor den Sonnenwinden verstanden werden kann. Durch die Einwirkung der Sonnenwinde entwickelt sich das Magnetfeld zu einer Form, die entfernt an einen Wassertropfen erinnert. Dieses Gebilde wird als Magnetosphäre bezeichnet.

Die Sonnenwinde werden aber nicht vollständig von der Magnetosphäre abgeblockt, denn über den Polen ist der Schutz des Magnetfeldes geringer als beispielsweise über dem Äquator. Dort kann es daher vorkommen, dass geladene Teilchen der Sonnenwinde mit atmosphärischen Gasen zusammentreffen, weshalb es über den Polen zu den bekannten und fantastischen Lichtspielen kommen kann, die als Polarlichter bekannt sind.

Das Polarlicht der Nordhalbkugel heißt Aurora borealis oder einfach auch Nordlicht. Das Polarlicht der Südhalbkugel wird als Aurora australis oder Südlicht bezeichnet. Die Polarlichter sind beeindruckende Ereignisse und Grund für Millionen spannender Fotografien, aber in Wirklichkeit der optische Beweis für die Gefahr aus dem Weltraum, die durch das Magnetfeld abgewendet wird.

Leben auf der Erde

Die Erde ist ein besonderer Planet im Sonnensystem und vielleicht sogar darüber hinaus, denn hier gibt es Leben in Hülle und Fülle. Es ist nicht nur die Entwicklung einiger Lebensformen, die sich in einem bestimmten Bereich des Planeten entfalten konnten, sondern Lebensformen sind in allen Regionen der Erde entstanden. Ob es sich nun um die eiskalten Polarkreise handelt oder um den Äquator und die tropischen Regenwälder oder um die Tiefen der Weltmeere - überall sind Lebensformen anzutreffen, die sich den klimatischen Gegebenheiten angepasst haben.

Es ist nach wie vor erstaunlich, wie zäh das Leben in bestimmten Regionen ist und wie trotz widrigster Klimabedingungen ein Fortbestand des Lebens sichergestellt wurde. Diese kämpferische Natur der Lebensformen hat die Wissenschaftler davon überzeugt, dass die Erde nicht der einzige Planet sein kann, auf dem Leben möglich ist. Neben der Erforschung unbekannter Sterne und Planeten gilt besonders die Frage nach unbekanntem Leben als Motor, die Astronomie voranzutreiben.

Das Leben auf der Erde ist aber keine Sache eines Individuums. Ein Eisbär alleine würde nicht überleben können. Es gibt Ökosysteme und die Nahrungskette, wodurch viele verschiedene Pflanzen- und Tierarten miteinander verbunden sind. Tragischerweise greift der Mensch immer wieder in diese Ökosysteme ein, weshalb viele Tierarten entweder schon ausgestorben sind oder vom Aussterben bedroht sind.

Grundlage für das Leben

Im Zuge der Entstehung der Erde als Planet und der Atmosphäre als Luftschichten darüber entwickelte sich die perfekte Grundlage für Leben im Sonnensystem. Die Erdatmosphäre enthält 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % an Edelgasen und damit können Tiere und Pflanzen sicher überleben, auch wenn sich die Rahmenbedingungen verändern können, indem das Klima auf der Erde Wandlungen erlebt oder gar auslöst - wie die Eiszeit.

Ebenfalls wesentlich für das Leben sind die Jahreszeiten, die der Erdachse geschuldet sind, die in einem Winkel von 23 Grad von der Senkrechten abweicht. Außerdem rotiert die Erde in 24 Stunden einmal um die eigene Achse, was Tag und Nacht rasch abwechseln lässt und in Kombination mit den Jahreszeiten gibt es nicht die Situation wie bei anderen Planeten, dass sie stets die gleiche Seite zur Sonne richten - weil dann wäre die Situation vom Leben wohl auch möglich, aber nur sehr stark eingeschränkt.

Plattentektonik auf der Erde

Die Oberfläche der Erde ist in mehrere Platten geteilt, die ständig in Bewegung sind. Es gibt nicht eine Oberfläche, die ihren Status beibehält, sondern die verschiedenen Platten bewegen sich sehr langsam, aber doch, entweder aufeinander zu oder voneinander weg. Da der Platz aber nicht größer oder kleiner wird, hat das Auseinandertriften von zwei tektonischen Platten zur Folge, dass zwei andere sich näher zusammenschieben, wobei sich eine Platte über die andere legt. Deshalb sind Regionen an einer Plattengrenze stark gefährdete Gebiete, weil Erdbeben oder Vulkanausbrüche hier wesentlich häufiger auftreten können, als im Zentrum der Platten. Diese Ereignisse können aber trotzdem auch im Zentrum der Platten passieren, weil es Verwerfungslinien innerhalb der Platten gibt.

Viele Gebirge, die heute selbstverständlich sind, wären ohne das Verschieben der tektonischen Platten nicht existent. Der Himalaya mit dem Mount Everest, dem höchsten Berg der Erde, entstand dadurch, dass sich die indische Platte unter die asiatische schob, wodurch sich der massivste Gebirgszug der Erde bilden konnte. Diese Bewegungen sind nicht zeitlich begrenzt. Jedes Jahr gewinnt der Everest um einige Millimeter an Höhe, weil die Platten ständig in Bewegung sind.

Ein anderes Beispiel für die Bewegungen der Platten ist Japan oder auch Hawaii. Wenn sich zwei Platten voneinander fortbewegen, entsteht in der Erdkruste ein Riss und es dringt Magma zur Oberfläche. Daraus entstanden im Laufe der Jahrtausende neue Länder und Inselgruppen wie eben Japan, Hawaii oder auch Neuseeland. Auch Island ist zu nennen.

Gefahr durch die Plattentektonik

Besonders gefährlich werden die Plattenbewegungen, wenn eine ozeanische Platte auf eine kontinentale trifft, weil die Platten nicht gleich sind. Die ozeanische Platte besteht aus Basaltgestein und die kontinentale Platte aus Granit. Da Basalt viel schwerer ist als Granit schiebt sich die ozeanische Platte beim Aufprall unter die kontinentale Platte. Wie gefährlich dieses Aufeinanderprallen ist, zeigte sich 2004, als durch die Subduktion - so nennt man das Unterschieben der kontinentalen Platte - der ozeanischen Indo-Australischen Platte unter die Birmanische Platte ein Tsunami entstand, der einer viertel Million Menschen das Leben kostete. Sogar tausende Kilometer entfernt an der Ostküste Afrikas wirkte sich der Tsunami aus und tötete Menschen.

Auch die Anden in Süd- sowie die Rocky Mountains in Nordamerika entstanden durch Verschiebungen der tektonischen Platten. Auch wenn man es nicht merkt - diese Platten sich auch heute noch in Bewegung und so manch Erdbeben oder Vulkanausbruch hat seinen Ursprung in diesen Bewegungen.

Erde auch heute noch in Bewegung

Wenn man sich die lokalen Erdbebenbehörden per Internet ansieht und die aktuelle Liste der Erdbeben aufruft, erkennt man viele kleine nicht spürbare Erdbeben auch im eigenen Land. In Europa sind heftige Erdbeben seltener, sie kommen aber auch vor. Neben Erdbeben sind auch Vulkanausbrüche eine Reaktion. Die Oberfläche der Erde ist weiterhin in Bewegung und das bleibt auch so. So entstehen neue Inseln oder werden vergrößert und heftige Naturkatastrophen werden immer wieder stattfinden.

Fakten zur Erde

Die Erde sticht zweifelsohne aus allen Planeten des Sonnensystems hervor, weil es auf der Erde Leben gibt. Die Parameter des Planeten, vor allem seine Atmosphäre, Zusammensetzung und die optimale Entfernung zur Sonne haben einen Lebensraum geschaffen, wie es ihn im Sonnensystem sonst nicht gibt.

Entfernung zur Sonne

Die durchschnittliche Entfernung zur Sonne beträgt etwa 150 Millionen Kilometer. Die geringste Entfernung liegt bei 147 Millionen, die maximalste Entfernung bei 152 Millionen Kilometer.

Geschwindigkeit der Erde

Die Erde bewegt sich durchschnittlich mit 29,78 Kilometer pro Sekunden auf der Umlaufbahn um die Sonne.

Größe der Erde

Die Erde hat einen Durchmesser von 12.756 Kilometer, einen Umfang von 40.075 Kilometer und eine Fläche von 510.072.000 Quadratkilometer.

Neigung der Rotationsachse

Die Erde weist eine Neigung von 23,5° auf.

Umlaufdauer um die Sonne

Die Erde benötigt für einen vollständigen Umlauf um die Sonne 365,25 Tage, was einem Kalenderjahr entspricht.

Temperaturen

Die Temperaturen auf der Erde haben eine Bandbreite von -89,6°C bis +59°C, je nach Region und Jahreszeit, die durchschnittliche Temperatur beträgt plus 15 Grad Celsius.

Zusammensetzung der Atmosphäre

Die Atmosphäre setzt sich aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Argon und Wasserdampf zusammen. Die Atmosphäre ist bis etwa 10.000 Kilometer hoch und besteht aus fünf Schichten, die die Erdoberfläche schützen.

Atmosphärischer Druck

Der Druck auf der Erde beträgt 1,03 kg/cm². Zum Vergleich: auf der Venus beträgt der 93 kg/cm², wodurch ein menschliches Dasein auf diesem Planeten unmöglich ist.

Masse

Die Masse der Erde wird mit 5,97 x 10²⁴angegeben.

Oberfläche der Erde

Die Oberfläche ist zu 70 Prozent mit Wasser gefüllt, wobei die Ozeane den größten Anteil haben. Damit ist die Erde auch der einzige bekannte Planet, der flüssiges Wasser aufweist. Neben dem Wasser gibt es noch Luft und Landmasse.