DAS ULTIMATIVE VULKAN-WISSENSCHAFTS

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DAS ULTIMATIVE VULKAN-WISSENSCHAFTS-SET
DEIN VULKAN ADVENTURE GUIDE
ENTDECKEN mit DR. COOL
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Was ist ein Vulkan?
Ein Vulkan ist ein Berg, der entsteht, wenn sich die Erdoberfläche öffnet und geschmolzenes
Gestein aus den Tiefen des Erdkerns heraus fließt. Um zu verstehen, wie und warum das
passiert, musst du wissen, wie die Erde aufgebaut ist.
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Der Aufbau der Erde
Unser Planet besteht aus Schichten. Wir leben auf der dünnen, brüchigen äußeren Schicht, der
Erdkruste, die unter den Kontinenten 40 Kilometer und unter den Meeren zehn Kilometer dick
ist – nur! Unterhalb dieser Kruste befindet sich der Mantel, eine halbfeste Gesteinsschicht, die
fast 3.000 Kilometer dick ist. Darunter sind der äußere Kern, eine 2.300 Kilometer dicke Schicht
aus extrem heißem, flüssigem Gestein, und der innere Kern. Der ist bis zu 1.400 Kilometer dick
und besteht aus verdichtetem Nickel und Eisen.
CRUST = ERDKRUSTE
MANTLE = ERDMANTEL
LIQUID OUTER CORE = FLÜSSIGER ÄUSSERER KERN
SOLID INNER CORE = FESTER INNERER KERN
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Plattentektonik
Die Erdkruste ist kein solides Stück Gestein, sondern besteht aus riesigen Einzelteilen, die
tektonische Platten heißen und auf dem Erdmantel schwimmen. Diese Platten bewegen sich
extrem langsam (weniger als 10 cm pro Jahr), aber wenn sie zusammenstoßen, passieren
erstaunliche Dinge – insbesondere Erdbeben und Vulkanausbrüche. Manchmal bewegen sich die
Platten voneinander weg, und wenn sie auseinander driften, kann flüssiges Gestein (Magma)
aus dem Mantel nach oben fließen und die Lücke füllen. Stoßen Platten zusammen, dann gleitet
die eine unter die andere (dieser Vorgang heißt Subduktion), und wieder kann Magma an die
Oberfläche steigen. Magma, das an der Oberfläche austritt, nennt man Lava.
Subduction = Subduktion
OCEANIC CRUST = OZEANISCHE KRUSTE
TRENCH = GRABEN
CONTINENTAL CRUST = KONTINENTALE KRUSTE
MANTLE = MANTEL
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Der Feuerring
Eine der größten tektonischen Platten ist die Pazifische Platte. Sie dehnt sich aus und stößt in die
Nordamerikanische Platte, die Eurasische Platte und eine Anzahl kleinerer Platten. Fast 90% der
Erdbeben passieren entlang der Ränder dieser Platte, und hier gibt es auch 75% aller weltweit
aktiven Vulkane. Die Region nennt man deshalb auch den “Feuerring”.
Cool Science Fact = Cool Science Fakt
Die Bezeichnung Vulkan stammt vom Namen des römischen Gottes des Feuers: Vulcanus.
Wissenschaftler, die Vulkane studieren, werden manchmal “Vulkanologen” genannt.
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Teile eines Vulkans
Alle Vulkane bestehen aus drei grundlegenden Teilen: einer unterirdischen Magmakammer, in
der flüssiges Gestein brodelt; einem Krater, aus dem die Lava austritt; und einen Schlot, der von
der Magmakammer zum Krater führt.
Cool Science Fact = Cool Science Fakt
Das geschmolzene Gestein, das ein Vulkan ausstößt, ist zwischen 700 und 1.200 Grad Celsius
heiß, aber es kühlt ab, sobald es an die Luft kommt. Die unterschiedlichen Temperaturen der
Lava hängen von der chemischen Zusammensetzung des Magmas ab.
ZOOM-IN VIEW = VERGRÖSSERUNG
SUMMIT CRATER = KRATER
CENTRAL VENT = SCHLOT
MAGMA CHAMBER = MAGMAKAMMER
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Die 3 verschiedenen Vulkantypen
Schlackenkegel sind sehr einfache Vulkane. Sie bestehen aus großen Lavaklumpen, die in die
Luft geschleudert wurden, normalerweise während einer einzigen Eruption. Diese mit Gas
gefüllten Klumpen zerbrechen in kleine Fragmente, die beim Abkühlen aushärten und als
Schlacke auf die Erde fallen, wobei sie einen steilen Kegel um den Krater bilden. Schlackenkegel
gibt es sehr häufig, und sie sind gewöhnlich nicht sehr hoch – nur rund 300 Meter.
Schildvulkane sind viel größer, dafür aber nicht steil. Sie entstehen durch wiederholte
Eruptionen langsam fließender Lava, die sich großflächig ausbreitet. Da diese Vulkane häufig
ausbrechen können – manchmal aller paar Jahre – entsteht in ihrem Inneren kein so hoher
Druck, der extrem explosive Eruptionen verursacht. Ein Beispiel für Schildvulkane sind die
Hawaiianischen Inseln.
Stratovulkane, auch Schichtvulkane genannt, sind symmetrische Kegel, die durch wiederholte
gewaltige Ausbrüche im Laufe vieler tausend Jahre entstehen. Die Hänge der Stratovulkane
werden in der Nähe des Gipfels steiler, und der Krater ist normalerweise relativ klein.
Wechselnde Schichten von Lava, Schlacke, Asche und andere Arten vulkanischen Gesteins bilden
spektakuläre, hohe Berge. Bekannte Stratovulkane sind der Mount Hood in Oregon, Mount
Reinier in Washington und der Fuji in Japan.
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Klassifizierung von Vulkanen
Wissenschaftler klassifizieren Vulkane entsprechend ihres letzten Ausbruchsdatums. “Aktive”
Vulkane sind solche, die innerhalb der letzten paar tausend Jahre ausgebrochen sind, Gase
ausgestoßen haben oder von Erdbeben erschüttert wurden. Heute gibt es auf der Erde etwa 540
aktive Vulkane. Jede Woche werden 15-20 von ihnen auf irgendeine Weise aktiv.
Wenn ein Vulkan in der letzten Zeit keine Aktivitäten gezeigt hat, aber innerhalb der
vergangenen 10.000 Jahre ausgebrochen ist und weiterhin das Potential dazu besitzt, gilt er als
“ruhend”. Weltweit sind rund 530 ruhende Vulkane bekannt. Vulkane, die seit über 10.000
Jahren nicht ausgebrochen sind, gelten als “erloschen”. Viele erloschene Vulkane sind
Schlackenkegel, die nur eine Eruption hatten.
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Die größten Vulkane der Erde!
Der größte aktive Vulkan der Welt ist der Mauna Loa, ein Schildvulkan auf Hawaii. Er erhebt sich
etwa 4.170 Meter über den Meeresspiegel, aber wenn man ihn direkt ab dem Meeresboden
misst, ist er über 9.100 Meter hoch. Der nahegelegene Mauna Kea, ein ruhender Schildvulkan,
ist sogar noch höher. Mit über 9.700 Metern vom Fuß bis zum Gipfel ist der Mauna Kea rund
900 Meter höher als der Mount Everest.
Cool Science Fact = Cool Science Fakt
Der größte Vulkan unseres Sonnensystems ist der Olympus Mons auf dem Mars. Sein
Durchmesser beträgt rund 600 Kilometer, seine Höhe mehr als 26 Kilometer.
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Voraussage von Vulkanausbrüchen
Die meisten Vulkane geben vor dem Ausbruch eine Art Warnung ab. Dampferuptionen, bei
denen extrem erhitztes Wasser zu Dampf wird, erfolgen oft mit kurzer Warnung oder ganz
ohne. Eruptionen von Magma gehen normalerweise Erdbeben voraus, bei denen sich die
Magma an die Oberfläche bewegt. Manchmal ändert die Oberfläche ihre Temperatur oder bläht
sich auf.
Wissenschaftler beobachten mit sensiblen Instrumenten die Erdbeben, Boden- und
Temperaturveränderungen innerhalb und außerhalb eines Vulkans. Die Art und Größe der
Eruption können sie aber nicht voraussagen. Und auch wann genau ein Vulkan ausbrechen wird
können sie nicht sagen. Kleine Erdbeben und Gasausstöße können sich vor dem Beginn des
großen Ausbruchs Wochen, Monate, sogar Jahre hinziehen.
SEISMIC DIAGRAM = SEISMISCHES DIAGRAMM
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“Vulkanischer Winter”
Massive Vulkanausbrüche können so viel Material in die Atmosphäre schleudern, dass dadurch
das weltweite Klima verändert wird. Als im Juni 1991 der Pinatubo auf den Philippinen ausbrach,
stieß er eine riesige Asche- und Gaswolke aus, die innerhalb von zwei Stunden eine Höhe von 34
Kilometern erreichte. Im Laufe der nächsten zwei Wochen hatte sich die Wolke rund um den
Globus verbreitet, und innerhalb eines Jahres bedeckte sie den ganzen Planeten! Als Folge
dieser Eruption fiel 1992 und 1993 die Durchschnittstemperatur auf der Erde um 0.5°C.
Die größte jemals aufgezeichnete Eruption gab es im April 1815, als der Tambora in Indonesien
explodierte. Noch in einer Entfernung von 1.300 Kilometern konnten die Menschen ein
donnerähnliches Grollen hören, als der Berg genug Asche und pulverisierten Fels in die
Atmosphäre schleuderte, um die Temperatur der Erde im folgenden Jahr um 2.5°C zu senken. In
Teilen New Englands fiel im Juni Schnee, und mitten im Sommer erfror das Getreide. Die
Menschen in Nordamerika und Europa nannten 1816 “das Jahr ohne Sommer”.
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Vorteile von Vulkanen
Vulkanausbrüche sind nicht nur schlecht. Sie spielen sogar eine wichtige Rolle für die Bildung der
Erdkruste. Vulkanisches Material baut sich im Laufe der Zeit ab und bildet so einige der
fruchtbarsten Böden der Erde, auf denen man vielfältigste Lebensmittel zur Versorgung einer
großen Bevölkerung anbauen kann. Es ist kein Zufall, dass die griechische, römische und andere
frühe Zivilisationen auf den reichen, fruchtbaren Böden mediterraner Gebiete blühten. Einige
der besten landwirtschaftlichen Gebiete im Westen der USA verdanken ihre fruchtbaren Böden
den alten Vulkanen der Region.
Die Menschen nutzen vulkanisches Material für alle möglichen Dinge. Eine der häufigsten
Gesteinsarten der Erde ist Basalt, ein dunkles, schweres Vulkangestein, das seit Jahrhunderten
für Bauwerke, Statuen und Kopfsteinpflaster verwendet wird. Anderes Vulkangestein wird als
Schleif- und Reinigungsmittel und als Rohmaterial für viele chemische und industrielle Zwecke
genutzt. Magma aus erloschenen Vulkanen trug zur Bildung der meisten metallischen Minerale
bei, die weltweit abgebaut werden, beispielsweise Kupfer, Gold, Silber, Blei und Zink.
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Geothermische Energie
Die Hitze, die von Vulkanen abgegeben wird, kann man zur Produktion „geothermischer
Energie“ nutzen, und aus den Dämpfen extrem heißer Flüssigkeiten kann mit Hilfe großer
Turbinen Strom produziert werden. “The Geysers”, ein geothermisches Feld in Nordkalifornien,
produziert auf diese Weise genug Elektrizität für San Francisco. Flüssigkeiten mit geringerer
Temperatur können Wasser für das Heizen von Gewächshäusern, Fabriken und Häusern
erhitzen. Über 70% aller Wohnhäuser in Island erhalten ihre Wärme durch geothermische
Energie.
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Faszinierende Steine, die durch Vulkane entstehen
Wenn Magma an die Oberfläche steigt und Vulkane Lava speien, entsteht beim Abkühlen der
Lava sogenanntes „Eruptivgestein” (vom lateinischen Wort für Feuer). Die Art des entstehenden
Gesteins hängt von verschiedenen Faktoren ab: der chemischen Zusammensetzung des
Magmas, der Menge der im Magma enthaltene Gase und der Geschwindigkeit, mit der die Lava
abkühlt.
Drusen: Das sind vielleicht die erstaunlichsten Steine überhaupt! Die besten Drusen sind hohl
und haben im Inneren wunderschöne Kristalle, die auf ihre Entdeckung warten. Die meisten
Drusen entstanden vor Millionen Jahren beim Ausbruch prähistorischer Vulkane. Beim Abkühlen
der Lava bildeten sich Luftblasen, in denen im Laufe der Zeit Kristalle wuchsen. Es ist spannend,
diese Drusen aufzuschlagen und den herrlichen Kristallschatz im Inneren zu entdecken!
Cool Science Activity = Cool Science Aktivität
Beim Öffnen einer Druse solltest du eine Sicherheitsbrille tragen oder die Druse in eine alte
Socke legen. Schlage dann mit einem Hammer auf den Stein. Zunächst vorsichtig und falls nötig
auch etwas kräftiger, um die Druse in 2 oder 3 große Stücke zu zerbrechen. Dabei sollte dir ein
Erwachsener helfen.
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Bimsstein
Bims ist ein sehr ungewöhnliches Eruptivgestein, das aufgrund seines höheren Gehaltes an
Kieselsäure normalerweise eine helle Farbe hat. Es entsteht, wenn extrem heiße Lava sehr
schnell abkühlt und die Gase im Inneren nicht so leicht entweichen können. Bei diesem Vorgang
werden Kohlendioxid-Blasen im Bims eingeschlossen, was ihn zu einem der leichtesten Steine
der Erde macht!
Cool Science Fact = Cool Science Fakt
Bimsstein ist so leicht, dass er auf dem Wasser schwimmt! Probiere es mit dem Bims in diesem
Set.
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Obsidian
Wenn Lava langsam abkühlt, können sich im Gestein größere Kristalle bilden. Wenn sie schnell
abkühlt, enthalten die gebildeten Steine weniger Kristalle. Manchmal haben sie aber auch gar
keine Kristalle, und die Lava wird zu einem vulkanischen Glas, das reich an Kieselsäure ist und
Obsidian heißt. Obwohl Obsidian meistens schwarz ist, gibt es ihn auch in einer Vielzahl anderer
Farben wie Braun, Rot, Silber und sogar Grün – abhängig von den Mineralien, die in der Lava
enthalten sind. Er kann sogar farbige Streifen (Lamellenobsidian) oder weiße Kristalle
(Schneeflockenobsidian) auf der Oberfläche haben.
Da Obsidian keine Kristalle enthält, ist er brüchig und zerfällt in Stücke mit sehr scharfen Kanten.
Deshalb war er für unsere prähistorischen Vorfahren sehr nützlich. Sie merkten, dass man aus
Obsidian ausgezeichnete Werkzeuge zum Schneiden und Bohren machen kann. Man hat Messer
und Pfeilspitzen aus Obsidian von den Maya, Azteken und nordamerikanischen Indianern
entdeckt. Sogar im Grab des ägyptischen Pharaos Tutanchamun wurde Obsidian gefunden.
Black Obsidian = Schwarzer Obsidian
Snowflake Obsidian = Schneeflockenobsidian
Obsidian Arrowhead = Pfeilspitze aus Obsidian
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