Geologie und Klima: Aufbau der Erde, Treibhauseffekt und Plattentektonik

Treibhausgase: Kontrolle des Erdklimas

Treibhausgase sind transparent für sichtbare Sonnenstrahlung, aber undurchlässig für die vom Planeten emittierte Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung).

Was ist der Treibhauseffekt?

Der Treibhauseffekt erhöht die Temperatur der Luft in der Erdkruste. Dies geschieht durch die erschwerte Ableitung der Wärmestrahlung, verursacht durch eine Schicht aus Kohlenstoffoxiden (CO2) aus industriellen Verbrennungsprozessen.

Ursprung und Entstehung des Windes

Die Ursachen der Winde liegen in der Rotation und Translation der Erde. Diese Bewegungen führen zu erheblichen Unterschieden in der Sonneneinstrahlung. Die langwellige Strahlung wird hauptsächlich indirekt durch die Atmosphäre absorbiert.

Warum ist Wasser auf der Erde flüssig?

• Die Erde ist näher an der Sonne als Jupiters Satelliten (Habitable Zone).
• Die große Masse und Schwerkraft ermöglichen die Erhaltung einer Atmosphäre.
• Die Anwesenheit von Treibhausgasen in der Atmosphäre verhindert das Einfrieren der Hydrosphäre.

Atmosphäre und Hydrosphäre als dynamische Systeme

Nach Millionen von Jahren der Bodenerosion sollte der Planet eigentlich plan und uneingeschränkt sein. Warum ist das nicht der Fall? Das Innere der Erde verbirgt die Antwort.

Erforschung des Erdinneren durch seismische Wellen

Seismische Wellen zeigen plötzliche Geschwindigkeitsänderungen an, die auf eine Veränderung der Bodenstruktur hinweisen und uns über die physikalischen Eigenschaften informieren.

Interne Struktur und Zusammensetzung der Erde

Die Schichten der Erde umfassen den äußeren Kern, den inneren Kern, den oberen Mantel und den unteren Mantel.

Wichtige Diskontinuitäten:

• Mohorovičić-Diskontinuität (Moho): Erste plötzliche Änderung der Geschwindigkeit seismischer Wellen. Sie markiert die Trennung zwischen Kruste und Mantel.
• Wiechert-Gutenberg-Diskontinuität: S-Wellen breiten sich nicht aus, P-Wellen-Geschwindigkeit stark reduziert. Sie markiert die Trennung zwischen dem äußeren (geschmolzenen) Mantel und dem Kern.
• Lehmann-Diskontinuität: P-Wellen-Geschwindigkeit nimmt leicht zu. Sie markiert die Trennung zwischen dem äußeren (flüssigen) Kern und dem inneren (festen) Kern.

Quelle der inneren Energie der Erde

Der Kern.

Alfred Wegeners Beweise für die Kontinentalverschiebung

• Geografische Beweise: Die Kontinente passen wie Puzzleteile zusammen (z. B. Afrika und Südamerika).
• Paläontologische Beweise: Fossilien zeigen, dass Kontinente wie Afrika und Südamerika in der Vergangenheit vereinigt waren.
• Geologische und tektonische Beweise: Beim Zusammenfügen der Kontinente ist eine physikalische Kontinuität der Gesteinsarten erkennbar.
• Paläoklimatische Beweise: Diese waren die wichtigsten für Wegener. Er entdeckte Landgebiete, deren früheres Klima sich stark von ihrem heutigen unterschied.

Wie äußert sich die innere Energie der Erde?

In Form von Wärme (Thermalenergie) und Erdbeben.

Ozeanische Rücken und Plattenbildung

An den ozeanischen Rücken entsteht vulkanisches Material aus dem Erdinneren. Dieses Material erweitert die ozeanische Lithosphäre (Seafloor Spreading) und trennte so Europa, Amerika und Afrika.

Antrieb der Lithosphärenplatten

Im heißen Mantel treten Konvektionsströme auf: Heißes Material steigt auf, kaltes Material sinkt ab. Diese Bewegung treibt die Platten an und führt zum Bruch der Lithosphäre.

Plattenbewegungen und ihre Folgen

• Kollision (Orogenese): Platten kollidieren (orogene Prozesse) und bilden Gebirge wie die Anden (kontinentaler Rand) oder den Himalaya (intrakontinental).
• Subduktion: In diesen Bereichen wird ozeanische Lithosphäre zerstört und in den Mantel zurückgeführt.
• Weitere Folgen: Bildung von Superkontinenten oder deren Trennung, wodurch neue Ozeane entstehen.

Zerstörung des Reliefs und Erosion

Die Erosion stoppt den orogenen Fortschritt der Kruste und ebnet die Oberfläche ein. Durch Erosion entstehen alte kontinentale Ebenen.

Schema der Erdgeschichte (Kurzfassung)

1. Die Erde ist ein Feld aus heißem Gestein.
2. Ein Objekt kollidierte mit der Erde, wodurch Lava gebildet wurde.
3. Entstehung der Meere und des ersten Kontinents.
4. Nahezu globale Vereisung.
5. Pangäa formt sich.
6. Neuere Entwicklungen.