Aufbau der Erde - Dorling Kindersley
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1 Planet Erde 6 8 10 Unsere Galaxie Das Sonnensystem Asteroiden, Kometen und Meteoriten 12 Der Mond 14 Frühe Erde 16 Aufbau der Erde 18 Plattentektonik 20 Kontinentalverschiebung 22 Gebirge 24 Verwerfungen 26 Erdbeben und Tsunamis 28 Vulkane 30 Vulkanausbrüche 32 Geysire und Thermen 34 2 Gesteine und Minerale Minerale und Edelsteine 36 38 Metalle und Erze Magmatische Gesteine Intrusionskörper Verwitterung und Erosion Transport und Ablagerung Sedimentgesteine Fossilien Sedimentschichten Metamorphe Gesteine Kreislauf der Gesteine Böden 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 3 Wasser, Wetter, Klima Wasser und Eis Wasserkreislauf Flüsse Flusstäler und Schluchten Gletscher und Eisberge Eiszeiten Seen Höhlen und Karstflüsse 62 64 66 68 70 72 74 76 78 Ozeane und Meere Wellen, Strömungen und Gezeiten Atmosphäre Wetter Wolken Unwetter Klimazonen 4 Lebensräume 80 82 84 86 88 90 92 94 Geschichte des Lebens 96 Artenvielfalt 98 Leben im Meer 100 Korallenriffe und Atolle 102 Feuchtgebiete 104 Wälder 106 Grasländer 108 Wüsten 110 5 Einfluss des Menschen 112 Landwirtschaft 114 Bergbau 116 Industrie und Verkehr 118 Städte 120 Umwelt und Umweltschutz 122 Glossar Register Dank 124 126 128 Inhalt aufbau der erde Könnten wir die Erde wie eine Torte aufschneiden und ein Stück herausnehmen, würden wir sofort sehen, dass sie aus mehreren Schichten besteht. Im Zentrum liegt der feste innere Kern, der vom flüssigen äußeren Kern umgeben ist. Beide bestehen größtenteils aus Eisen. An den äußeren Kern schließt sich eine dicke Schale aus heißem, festem bis plastischem Gesteins­material an, der Erdmantel. Auf ihn folgt die kühle Erdkruste, die unter den Ozeanen eine dünne und schwerere ozeanische Kruste, unter den Kontinenten eine dicke und leichtere kontinentale Kruste bildet. 1 erdkern Das metallische Herz der Erde besteht aus dem festen inneren Kern (Durchmesser 2440 km) und dem flüssigen äußeren Kern mit einer Dicke von 2250 km. Der innere Kern enthält rund 80 % Eisen und 20 % Nickel. Seine Temperatur erreicht zwar 7000 °C, aber der immens hohe Druck verhindert ein Schmelzen. Der äußere Kern besteht zu etwa 88 % aus ­flüssigem Eisen und zu 12 % aus Schwefel. 2 erdmantel Mit seiner Dicke von 2900 km macht der Erdmantel einen Großteil (zwei Drittel) der Erdmasse aus. Sein Hauptbestandteil ist eine schwere dunkle Gesteinsart, der Peridotit. Wegen des hohen Drucks ist der Mantel trotz seiner hohen Temperaturen zwischen 1000–3500 °C nicht flüssig, sondern fest. Dennoch ist er nicht starr, sondern plastisch verformbar, denn heiße Strömungen (Konvektionen) wälzen die zähe Masse langsam um, was in der Erdkruste zu Vulkanismus und Erdbeben führt. 3 ozeanböden Am oberen Mantelrand führen die Bewegungen zu Rissen, die den Druck reduzieren und den Peridotit örtlich begrenzt schmelzen lassen. Er steigt die tiefen Klüfte empor und quillt als Basaltlava an der Erdoberfläche hervor, um die Ozeanböden zu bilden. Diese ozeanische Kruste ist nur etwa 8 km dick. Da sie ständig vernichtet und gleichzeitig erneuert wird (S. 20), ist kein Teil des Ozeanbodens älter als 200 Millionen Jahre. Basalt Peridotit it an Gr 18 Gebirge entstehen durch Pressung und Faltung von Erdkruste. 4 KONTINENTE Kontinentale Kruste ist wesentlich dicker als ozeanische Kruste, unter Gebirgen schwillt sie auf über 70 km an. Die Kerne der Kontinente bestehen aus leichteren Gesteinen wie z. B. Granit, der durch Aufschmelzen ozeanischer Kruste entstehen kann, wenn sie unter die kontinentale Kruste geschoben wird. Die leichten Gesteine liegen wie Inseln inmitten der Kontinente. Letztere driften auf dem Erdmantel wie gigantische Flöße. Sie sind bis zu vier Milliarden Jahre alt. O 7 ze flä 1 % ane M ch de be itt e. r d el Si Erd ec 38 e s o ke 00 in be n m d im rti e f. K st on im röm vek Er p e tio dm las zi ns an tisc rku te he lier l. n en D ist er o a b b un ls d ew ere te er egl M re fes ic an M te he te an re r l te l. Der flüssige äußere Kern ist rund 4000 °C heiß. 5 5 4 2 1 Fester innerer Kern aus Nickel und Eisen OZEANE UND ATMOSPHÄRE Die äußeren, nicht festen Schichten der Erde sind die Wasserhülle und die Lufthülle, beides Produkte von Gasen, die in der Anfangszeit der Erde ausgestoßen wurden. Als das Leben einsetzte, begannen einige Organismen, aus Wasser und Kohlendioxid mithilfe des Sonnenlichts organische Nähr- und Baustoffe herzustellen. Dieser Prozess, die Fotosynthese, erzeugte auch Unmengen an Sauerstoff, der heute ein Fünftel der Atmosphärengase ausmacht. Alles vernetzte Leben, das den Sauerstoff atmet, nennt man die Biosphäre. 3 Wasserdampf in der Atmosphäre kondensiert zu Wolken. 6 Die Biosphäre umfasst alle Lebewesen. Epizentrum des Bebens SIGNALE AUS DER TIEFE Geowissenschaftler entschlüsselten den Aufbau der Erde mithilfe von Erdbebenwellen. Die quer schwingenden S-Wellen dringen nicht in den flüssigen äußeren Kern ein, sondern bilden eine Schattenzone. Die P-Wellen dagegen durchdringen den Kern und lieferten Hinweise zur Natur des tiefen Erdinnern. P-Wellen S-Wellen Schattenzone 6 Mantel Äußerer Kern Innerer Kern Kruste Schattenzone 19 UNWETTER Intensive Sonneneinstrahlung kann sehr hohe Verdunstungsraten erzeugen, in deren Folge es zu einem beschleunigten Aufstieg feuchtwarmer Luft kommt. Rasch bilden sich riesige Cumulonimbus mit Gewitterund Hagelrisiko bei extremem Absinken des Luftdrucks. Luft strömt seitlich in das Tief ein und die Windstärke nimmt enorm zu. Über tropischen Meeren verursacht die feuchte Hitze die Bildung von Hurrikanen. In extremen Fällen, wenn kalte und warme Luftmassen zusammenstoßen, entwickelt sich ein Tornado. . HAGEL Die riesigen Cumulonimbuswolken, aus denen sich Gewitter entwickeln, werden von heftigen Aufwinden mit Geschwindigkeiten bis über 160 km/h aufgebaut. Eiskristalle werden von der turbulenten Luft herumgewirbelt und nehmen Wassertropfen auf, die an ihnen festfrieren. Durch das rasende Auf und Ab in der Wolke kommt so Schicht um Schicht hinzu, die Hagelkörner wachsen. Bei sehr starken Aufwinden können riesige Hagelkörner wie diese entstehen. ,B Dur LITZ E c kris h das talle Her sie um in s w erze ich an der Ge irbel n e w u i Die gt el nand itterw der E e is e l k e r pos ichte trisch – un olke re dR itiv ren e i be L e nac a a h o uf un Körner dunge ibung n d ra ben gel n. lad a s Die denen , die sc en im en sich s h eine e Ladu Körne werer Aufwin r en, d n f r al g i s nun esig e Ba trennu len nac negati g e v erfo twa hu tter ng gig lgt die eine M ie. We wirkt w nten. n a erh ntisch Entlad illion V n die ie itzt en F ung o lt b Span so s d tark ie Luf unken durch eträg deh t t , e , nt – dass s entlan den B inen , g se litz. es d ie si Er in onn ch a bru es Lau ert. pt a us- fs 90 . TORNADOS Diese gefürchteten Wirbelstürme entstehen in riesigen Gewitterwolken, den Superzellen. Aufsteigende Luft strömt am Boden spiralförmig ein und beschleunigt sich so stark, dass sich ein schlauchförmiger Trichter bildet. Die Aufwinde lassen Häuser zusammenbrechen und heben sogar Autos hoch. Die Windgeschwindigkeiten sind die höchsten in der Natur, es wurden schon 512 km/h gemessen. d HURRIKANE Über tropischen Meeren verdunsten wegen der Wärme gewaltige Mengen Wasser zu Wasserdampf, der sich rasch zu extrem großen Gewitterwolken auftürmt. Die Wolken drehen sich bald spiralförmig um ein Tiefdruckgebiet. Je mehr sich der Wirbel zusammenzieht, umso schneller wehen die Winde – bis zu 300 km/h an der Innenwand des Auges, das selbst jedoch windstill und wolkenlos ist. u WASSERHOSEN Auch über dem Meer und über Seen können sich Wirbelstürme entwickeln, vor allem in den warmen Klimagebieten. Die quirligen Windschläuche, die Wasser spiralförmig emporreißen, werden Wasserhosen genannt. Sie sind schwächer als Tornados, aber stark genug, um ein Boot kentern zu lassen. Gefährlich wird es, wenn die Wasserhose zusammenbricht und ihre schwere Wasserlast herunterstürzt. Aufwinde erreichen bis zu 240 km/h. Der schmale Windschlauch reicht bis zum Boden. u STURMFLUT Im Zentrum eines Hurrikans ist der Luftdruck so niedrig, dass sich das Meer zu einer „Beule“ aufwölbt, die sich beim Landgang als Sturmflut auswirkt. Ähnlich wie ein Tsunami drückt sie Wasser tief ins Landesinnere und verwüstet das Hinterland. Dies geschah, als 2005 New Orleans und 2008 der Süden Birmas überschwemmt wurden und Tausende von Menschen ihr Leben verloren. 91 um lba e Nad artenvielfalt d pilze Anders als Pflanzen können Pilze keine Fotosynthese nutzen, sondern müssen Nährstoffe von außen aufnehmen wie auch Tiere. Mikroskopisch kleine Hefen sind Einzeller, die meisten anderen Pilze sind Vielzeller mit netzartigen Zellfäden, Hyphen, an denen die Sporen tragenden eigentlichen Pilze sitzen. Manche Pilze leben mit Nährstoff erzeugenden Algen zusammen und bilden Flechten. Seit 800 Millionen Jahren findet eine beispiellose Entwicklung vieler Lebensformen statt. Zu den Einzellern, die das irdische Leben für drei Milliarden Jahre dominierten, gesellten sich Pilze, Pflanzen und Tiere hinzu, die, zusammen mit den Bakterien und den meist einzelligen Protisten, die fünf Tierreiche des Lebens bilden. Millionen von Arten entwickelten sich, Millionen verschwanden wieder in einem endlosen Prozess, der die Welt der Lebewesen ständig umwälzt. Hefepilze Palmfarn , pflanzen Fast alle Pflanzen nutzen Sonnenenergie, um aus Kohlendioxid und Wasser Nährstoffe herzustellen. Dieser Prozess der Fotosynthese erzeugt die Nahrungsgrundlage allen Lebens auf der Erde. Die ersten Pflanzen waren niedrige Moose, dann folgten Farne und Palmfarne sowie Nadelbäume und Blütenpflanzen, zu denen auch viele Bäume zählen. Sonnenblume te Flech r Fa n Wühlmaus Moos Pfeilgiftfrosch Landkrabbe 98 u die tierwelt an land Die ersten Landtiere standen vor der Herausforderung, den Körper für das Leben an Land so anzupassen, dass er nicht austrocknete. Einige hielten daran fest, Eier im Wasser abzulegen, andere entwickelten Wege, die Eier auch im Trockenen erfolgreich auszubrüten. Einige feuchteliebende Tiere wie Schnecken und Frösche machen das heute noch so. Andere wie Insekten, Reptilien, Vögel und Säugetiere sind dagegen in der Lage, jedes trockene Plätzchen für die Aufzucht der Jungen zu nutzen. Weinbergschnecke Foraminiferen­ gehäuse en­ me e o t Dia ehäus g Cyanobakterien Seetang E. coli-Bakterien Ra d ge iola hä rie us n­ e u PROTISTen Die meisten Protisten sind mikroskopisch kleine Organismen, die aus einer einzigen eukaryotischen Zelle bestehen. Einige, wie Diatomeen und Algen, erzeugen Nährstoffe wie die Pflanzen. Andere, wie Foraminiferen und Radiolarien, ernähren sich wie Tiere. Alle treiben im Meer als Plank­ ton. Seetang besteht aus vielzelligen, oft sehr großen Algen. u BAkterien Die primitivsten aller Lebensformen, die Bakterien, bestehen aus einer einzigen prokaryotischen Zelle, die viel einfacher gebaut ist als die eukaryotische Zelle der Protisten oder der vielzelligen Organismen. Dennoch beherrschen einige wie die Cyanobakterien die Fotosynthese, erzeugen Nährstoffe und setzen Sauerstoff frei. In der Frühzeit schuf dieser Prozess die Grundlage für alle höheren Lebensformen. Schmetterling . die Tierwelt im wasser Alle Tiere sind vielzellige Wesen, die Nährstoffe aus ihrer Umwelt beziehen, die andere Organismen herstellen. Sie brauchen Sauer­ stoff zum Atmen und „verbrennen“ einige Nährstoffe. Die ersten Tiere lebten im Wasser, das auch heute noch vielen Tierarten Lebensraum bietet – angefangen bei den Schwämmen, die einer Kolonie von Zellen ähneln, bis zu Fischen, intelli­ genten Kraken und riesigen Walen. Staatsqualle ra b Ko ele makr Pi lze Seestern Kern Gold beiß er m S am w h c 99
