Grundlagen der Geologie und Klimatologie der Erde

Gase: Die Klimaanlage der Erde

Treibhausgase sind transparent für sichtbare Sonnenstrahlung, aber undurchsichtig für die Infrarotstrahlung, die der Planet abgibt.

Ist der Treibhauseffekt schädlich für das Leben?

Der Treibhauseffekt beschreibt die Anhebung der Temperatur in der Atmosphäre nahe der Erdkruste. Dies geschieht durch die erschwerte Ableitung der Wärmestrahlung aufgrund einer Schicht aus Kohlenstoffoxiden, die durch industrielle Verbrennungsprozesse entsteht.

Ursprung der Winde

Die Ursache der Winde liegt in der Erdrotation und der Translation. Diese Bewegungen führen zu erheblichen Unterschieden in der Sonnenstrahlung (vor allem im langwelligen Bereich), die indirekt durch die Atmosphäre absorbiert wird.

Warum ist die Erdoberfläche lebensfreundlich?

• Die Nähe zur Sonne ist idealer als bei den Jupitermonden.
• Eine größere Landmasse bedeutet mehr Gewicht, was das Halten einer Atmosphäre ermöglicht.
• Die Präsenz von Treibhausgasen in der Atmosphäre verhindert das Einfrieren der Hydrosphäre.

Die Hydrosphäre und Atmosphäre als dynamisches System

Nach Millionen von Jahren der Erosion sollte der Boden eigentlich vollständig flach sein. Dass dies nicht der Fall ist, liegt an den Prozessen im Inneren der Erde.

Der innere Aufbau der Erde

Seismische Wellen zeigen bei abrupten Veränderungen die Struktur der Erde und informieren uns über ihre physikalischen Eigenschaften.

Schichten der Erde

• Oberer Mantel
• Unterer Mantel
• Äußerer Kern
• Innerer Kern

Seismische Diskontinuitäten

• Mohorovičić-Diskontinuität: Erster abrupter Wechsel der Wellengeschwindigkeit; Trennung zwischen Kruste und Mantel.
• Wiechert-Gutenberg-Diskontinuität: S-Wellen breiten sich nicht aus, P-Wellen verlangsamen sich stark; Trennung zwischen Mantel und geschmolzenem äußeren Kern.
• Lehmann-Diskontinuität: P-Wellen erhöhen ihre Geschwindigkeit beim Übergang in den fast völlig festen inneren Kern.

Woher stammt die innere Energie der Erde?

Sie stammt aus dem Erdkern.

Wegeners Theorie der Kontinentaldrift

• Geographische Beweise: Die Kontinente passen wie Puzzleteile zusammen.
• Paläontologische Beweise: Nachweise über identische Fossilien in Afrika und Südamerika.
• Geologische und tektonische Beweise: Kontinuität von Gesteinsarten über Kontinentalgrenzen hinweg.
• Paläoklimatische Beweise: Funde von Landflächen, deren vergangenes Klima nicht mit ihrer heutigen geografischen Lage übereinstimmt.

Manifestation der Erdenergie

Die Energie der Erde äußert sich nicht nur thermisch, sondern auch in Form von Erdbeben.

Konstruktive Ränder und mittelozeanische Rücken

An ozeanischen Rücken tritt vulkanisches Material aus, das die Lithosphäre erweitert. Dies führt zur Spreizung der Ozeanböden und entfernt Kontinente wie Amerika von Europa und Afrika.

Fragmentierung der Lithosphäre

Der Mantel erzeugt durch Hitze Konvektionsströme: Heißes Material steigt auf, während kühleres absinkt. Diese thermische Bewegung reißt die Lithosphäre in einzelne Platten.

Plattenbewegungen und ihre Folgen

Kollidierende Platten erzeugen Gebirge (Orogenese), wie die Anden oder den Himalaya. Bei der Subduktion wird ozeanische Lithosphäre im Mantel zerstört. Diese Bewegungen können Superkontinente formen oder neue Ozeanbecken öffnen.