Denne artikkelen er også tilgjengelig som en lydfil.
Dette er en utmerket artikkel som er verdt å lese.

Jord

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Jord Jordsymbol alternativ.svg
Jorden sett fra Apollo 17.jpg
Blue Marble , et bilde av jorden fra Apollo 17 7. desember 1972
Egenskaper til bane [1]
Stor halvakse 1 AE
(149,6 millioner km)
Perihelion - aphelion 0,983-1,017 AU
eksentrisitet 0,0167
Helling av baneplanet 0,0001 °
Sidereal baneperiode 365,256 d
Gjennomsnittlig banehastighet 29,78 km / s
Fysiske egenskaper [1] [2]
Ekvatorial diameter * 12 756,27 km
Stangdiameter * 12.713,50 km
Dimensjoner 5,9724 x 10 24 kg
Middels tetthet 5,514 g / cm 3
Gravitasjonsakselerasjon * (9,790-9,832) m / s 2
Rømningshastighet 11,186 km / s
Rotasjonsperiode 23 t 56 min 4 s
Helling av rotasjonsaksen 23,44 °
Geometrisk albedo 0,434
Egenskapene til atmosfæren
Trykk * 1.014 bar
Temperatur *
Min. - Middels - Maks.
184 K (−89 ° C )
288 K (+15 ° C)
330 K (+57 ° C)
Hovedingredienser
* basert på planetens nullnivå
Andre
Måner måne
Solsystem skala-2.jpg
Fra venstre til høyre: størrelses sammenligning mellom solkanten , Merkur , Venus , Jorden, Mars , Jupiter , Saturn , Uranus og Neptun (fotomontasje i sann målestokk av størrelsene, men ikke avstandene)

Jorden er den tetteste , femte største og solen tredje nærmeste planet i solsystemet . Det er opprinnelsesstedet og hjemmet til alle kjente levende ting . Diameteren er mer enn 12.700 kilometer og alderen omtrent 4.6 milliarder år. Begrepet " jordlignende planeter " ble myntet i henhold til deres dominerende geokjemiske egenskaper. Det astronomiske symbolet på jorden er Jordens astrologiske symbol.svg eller Krysset sirkel.svg . [4]

Siden omtrent to tredjedeler av jordens overflate består av vann og derfor fremstår jorden hovedsakelig blå når den sees fra verdensrommet , kalles den også den blå planeten . Det blir også metaforisk referert til som " romskipets jord ".

Som grunnlaget for menneskelig eksistens spiller jorden en fremtredende rolle i alle religioner som en hellig helhet ; i flere etniske , folkehistoriske og historiske religioner enten som deifikasjon av en " moder jord " eller som en personifisert jordgudinne . [5]

etymologi

Det vanlige germanske substantivet jordenmellomhøytysk , på gammelhøjtysk erda basert med kognater på andre indoeuropeiske språk på lønnsom. [6]

Bane

I følge Keplers første lov beveger jorden seg i en elliptisk bane rundt solen. Solen er i et av ellipsens fokuspunkter . Hovedaksen til ellipsen forbinder punktet i bane lengst fra og nærmest solen. De to punktene kalles aphelion og perihelion . Gjennomsnittet av avstanden mellom aphelion og perihelion er lengden på ellipsens halvstore akse og er omtrent 149,6 millioner km. Denne lengden definerte opprinnelig den astronomiske enheten (AU), som hovedsakelig brukes som en astronomisk lengdeenhet for avstander i solsystemet.

Aphelion er 1.017 AU (152,1 millioner km) og perihelion er 0,983 AU (147,1 millioner km). Ellipsen har dermed en eksentrisitet på 0,0167. Passasjen til aphelion skjer rundt 5. juli og passeringen av perihelion rundt 3. januar. Jorden går i bane rundt solen på 365 dager, 6 timer, 9 minutter og 9,54 sekunder; denne perioden kalles også det sideriske året . Det sideriske året er 20 minutter og 24 sekunder lengre enn det tropiske året som kalenderberegningens sivile år er basert på. Jordens banehastighet er i gjennomsnitt 29,78 km / s, i perihelion 30,29 km / s og i aphelion 29,29 km / s; dermed dekker jorden en avstand lengden på dens diameter på godt syv minutter.

Jordens bane er i gjennomsnitt 0,28 AU (41,44 millioner km) fra den indre nabobanen til Venus og i gjennomsnitt 0,52 AU (78,32 millioner km) fra den ytre nabobanen til Mars . Imidlertid er Merkur i gjennomsnitt nærmest Jorden (1.039 AU). [7] Det er flere koordinatobjekter på jordens bane, for flere detaljer se: Jordens bane .

Jorden går i bane rundt solprograden , det vil si i solens rotasjonsretning , som er mot klokken sett fra nordpolen på jordens baneplan.

Planet i jordens bane kalles ekliptikken . Ekliptikken er tilbøyelig med 7 ° til solens ekvatorialplan. Den nordlige solpolen vender sterkest mot jorden mot begynnelsen av september, den sørlige solpolen mot begynnelsen av mars. Jorden er bare kort i solekvatorialplanet rundt 6. juni og 8. desember.

rotasjon

Sidereal dag (1-2) og solrik dag (1-3)
Jordens rotasjon som animasjon

Jorden roterer i progressiv retning østover en gang rundt sin akse i forhold til de faste stjernene på 23 timer, 56 minutter og 4,09 sekunder. Dette tidsrommet kalles en siderisk dag , analogt med det sideriske året. Fordi jorden også går i bane rundt solen på en prograd måte og derfor er litt annerledes enn solen den neste dagen (se figuren til høyre), er en siderisk dag litt kortere enn en soldag , som er definert som tidsperioden mellom to høyder av solen (middag) og på 24 timer er delt.

Et punkt på jordens ekvator har en hastighet på 464 m / s eller 1670 km / t på grunn av sin egen rotasjon . Dette forårsaker en sentrifugalkraft som flater jordens figur litt ved polene og deformerer den til en ekvatorial bule ved ekvator . Derfor, i forhold til en sfære med samme volum, er ekvatorialradius 7 kilometer større og polradius 14 kilometer mindre. Ekvatorialdiameteren er omtrent 43 km større enn den fra pol til pol. På grunn av sin nærhet til ekvator er derfor Chimborazo -toppen det punktet på jordoverflaten som er lengst fra jordens sentrum.

Jordens rotasjonsakse er skrått 23 ° 26 ′ til ekliptikkens vertikale akse, noe som betyr at den nordlige og sørlige halvkule blir ulikt opplyst av solen på forskjellige punkter på jordens bane, noe som fører til årstidene som kjennetegner jordens klima. Aksens hellingsretning for den nordlige halvkule faller for tiden innenfor ekliptisk lengdegrad til stjernebildet Tyren . Der, sett fra jorden, står solen 21. juni ved sommersolverv . Siden jorden gjennomgår aphelion to uker senere, faller sommeren på den nordlige halvkule i løpet av sin bane langt fra solen.

Presisjon og nutasjon

Presjonsbevegelse av jordaksen
Samling av satellittbilder av jorden tatt i 2012. (i HD)

Ved jordens ekvatorialbule genererer tidevannskreftene til månen og solen et dreiemoment som prøver å rette ut jordaksen og få den til å snurre. Dette kalles lunisolar presesjon . Som et resultat fullfører jordaksen en kjeglebane på 25.700 til 25.800 år. Med denne syklusen av presesjon skifter årstidene. I tillegg forårsaker månen en "nikkende" bevegelse av jordens akse, som er kjent som mutter . Samtidig stabiliserer månen hellingen til jordens akse, som uten den ville falle opp til en stigning på 85 ° på grunn av gravitasjonskraften til planetene. [8] Se månens seksjon for detaljer.

Varighet av rotasjon og tidevannskrefter

På jorden forårsaker gravitasjonen av månen og solen tidevannet ved havets ebbe og flyt . Solens andel er omtrent halvparten av månens. Tidevannet hever og senker også landmassene med omtrent en halv meter. Tidevannet forårsaker tidevannets friksjon , noe som bremser jordens rotasjon og derved forlenger dagene med omtrent 20 mikrosekunder per år. Jordens rotasjonsenergi omdannes til varme og vinkelmomentet overføres til månen, som beveger seg bort fra jorden med rundt fire centimeter per år. Denne lange mistenkte effekten har blitt sikret med laseravstandsmålinger siden 1995. Hvis denne retardasjonen blir ekstrapolert inn i fremtiden, vil jorden en dag alltid snu den samme siden til månen, hvorved en dag på jorden da vil være omtrent 47 ganger så lang som den er i dag. Dermed er jorden utsatt for den samme effekten som allerede førte til den begrensede rotasjonen (korotasjon) av månen.

For detaljer, se: Langsiktige endringer i jordens rotasjon og tidevann
Sammenligning av avstandene fra Jorden, Venus og Merkur til Solen:
Fra venstre til høyre: Avstandsforhold mellom solen, kvikksølv, Venus og jorden med områdene i deres baner.
Avstandene og solens diameter er målestokk, planetenes diametre er standardiserte og forstørret sterkt.

konstruksjon

Med sin geokjemiske struktur, definerer jord klassen av jord-lignende planeter (også kalt jordaktig, terrestriske planeter, eller bergarts planeter). Jorden er den største av de fire jordlignende planetene i solsystemet .

intern struktur

Jorden består av jern (32,1%), oksygen (30,1%), silisium (15,1%), magnesium (13,9%), svovel (2,9%), nikkel (1, 8%), kalsium (1,5%) og aluminium (1,4%). De resterende 1,2% deler spor etter andre elementer .

Ifølge seismiske målinger består jorden av tre skjell: jordkjernen, jordkappen og jordskorpen. Disse skallene er atskilt fra hverandre av seismiske diskontinuitetsflater (diskontinuitetsflater). Jordskorpen og den øverste delen av den øvre kappen danner sammen litosfæren . Den er mellom 50 og 100 km tykk og består av store og små tektoniske plater.

En tredimensjonal modell av jorden, som alle nedskalerte kopier av kosmiske kropper, kalles en globus .

flate

Areal i km 2 del
Jordens totale areal 510.000.000 100,0%
Vannoverflate 360.570.000 0 70,7%
Land areal 149.430.000 0 29,3%
hvorav permanent bruk av mennesker
(Boligområder, infrastruktur, intensivt brukte områder, landbruk og skogbruk) 2004 [9]
0 72.084.920 0 48,2%
så vel som sjelden og ubrukte " villmarksområder " (inkludert isdekk ) 2004 [9] 0 77.345.080 0 51,8%

På grunn av rotasjonens sentrifugalkraft, er ekvatorial omkrets med 40.075.017 km 67.154 km (0.17%) større enn polar omkrets (meridian omkrets) med 40.007.863 km (basert på den geodetiske referansen ellipsoiden fra 1980 ). Polens diameter på 12.713.504 km er følgelig 42.816 km eller 0.34% mindre enn ekvatorialdiameteren på 12.756.320 km (basert på referanse -ellipsoiden; de faktiske tallene avviker fra dette). Forskjellene i omfang bidrar til at det ikke er klart det høyeste fjellet på jorden. I henhold til høyden over havet , er det Mount Everest i Himalaya og i henhold til avstanden fra toppen fra jordens sentrum, det vulkanske fjellet Chimborazo i Andesfjellene, som står på ekvatorialbulen. Målt fra sin egen base, er Mauna Kea høyest på den store vulkanske Hawaii -øya som stiger fra Stillehavet.

Jordens overflate er omtrent 510 millioner km². Det kan deles inn i to forskjellige halvkuler: et land halvkule og en vann halvkule . Landhalvdelen utgjør størstedelen av landområdet og består av nesten halvparten med 47% land. Området på vannhalvkule inneholder bare 11% land og domineres av hav.

37,4% av jordens overflate er mellom 1000 og 2000 m over havet . [10] Dette er høye lave fjellkjeder , høye fjell og vidder . Hvis du ser på ujevnhetene på jordoverflaten i global skala , ser de ganske små ut. Høyden på Mount Everest ville tilsvare en høyde på bare rundt 0,15 mm på en globus på størrelse med en fotball. [11]

Jorden er den eneste planeten i solsystemet som har flytende vann på overflaten. Havene inneholder 96,5% av det totale vannet på jorden. Sjøvannet inneholder i gjennomsnitt 3,5% salt.

I den nåværende geologiske epoken har vannoverflaten en total andel på 70,7% av jordens overflate. De resterende 29,3%, landområdet , er hovedsakelig på syv kontinenter; i størrelsesorden: Asia , Afrika , Nord -Amerika, Sør -Amerika , Antarktis , Europa og Australia (innenfor rammen av platetektonikk, men som den store vestlige halvøya på Eurasia -kontinentet, har Europa sannsynligvis aldri vært en uavhengig enhet ). Området ved verdenshavet er stort sett delt inn i tre hav, inkludert de mindre havene : Stillehavet , Atlanterhavet og Ind . Det dypeste punkt i havet, Vitja Deep 1 , er i den Mariana grøft , 11 034 m under havflaten. Gjennomsnittlig havdybde er 3800 m, som er omtrent fem ganger gjennomsnittshøyden til kontinentene på 800 m (se hypsografisk kurve ).

platetektonikk

Antallet og rekkefølgen på de største platene tilsvarer omtrent de på kontinentene de støtter, med unntak av Stillehavsplaten. Ifølge platetektonikk beveger alle disse platene seg i forhold til hverandre på de delvis smeltede, viskøse bergartene i den øvre mantelen, den 100 til 150 km tykke astenosfæren .

Magnetfelt

Magnetfeltet rundt jorden genereres av en geodynamo . Feltet ligner en magnetisk dipol nær jordoverflaten. Magnetfeltlinjene går ut på den sørlige halvkule og kommer tilbake til jorden gjennom den nordlige halvkule. Magnetfeltet deformeres i jordkappen. Magnetfeltet komprimeres av solvinden utenfor jordens atmosfære.

Jordens magnetiske poler faller ikke akkurat sammen med de geografiske polene . Aksen til magnetfeltet ble skråstilt med omtrent 11,5 ° i forhold til jordaksen i 2007.

atmosfæren

Denne baneutsikten viser fullmånen, som delvis er skjult av jordens atmosfære. NASA -bilde.

Jordens atmosfære endres kontinuerlig til verdensrommet , slik at den ikke er skarpt avgrenset på toppen. Massen deres er omtrent 5,13 × 10 18 kg og utgjør dermed nesten en milliondel av jordens masse. I atmosfæren ved havnivå er gjennomsnittlig lufttrykk under standardforhold 1013,25 hPa . Atmosfæren på bakken består hovedsakelig av 78% volum nitrogen , 21% volum oksygen og 1% volum edelgasser , hovedsakelig argon . I tillegg er det 0,4 volum% vanndamp i hele jordens atmosfære. Andelen karbondioksid, som er viktig for drivhuseffekten , har økt på grunn av menneskelig påvirkning og er for tiden rundt 0,04 volumprosent. [12]

Ekstreme temperaturer målt meteorologisk på jorden er −89,2 ° C (målt 21. juli 1983 i en høyde av 3420 meter i Vostok -stasjonen i Antarktis ) og 56,7 ° C (målt 10. juli 1913 i Death Valley 54 meter under havnivå ) [13] . Gjennomsnittstemperaturen i nærheten av bakken er 15 ° C. Ved denne temperaturen er lydhastigheten i luften ved havnivå 340 m / s.

Jordens atmosfære sprer den kortbølgede, blå spektrale komponenten i sollys omtrent fem ganger mer enn langbølgen, rød, og farger dermed himmelen blå når solen er høy. Overflaten på havene og havene fremstår også blå fra verdensrommet, og det er grunnen til at jorden også har blitt kalt den "blå planeten" siden begynnelsen av romfart. Denne effekten skyldes imidlertid sterkere absorpsjon av rødt lys i selve vannet. Refleksjonen av den blå himmelen på overflaten av vannet er bare av sekundær betydning.

klima

Klima- og vegetasjonssoner

Jordens klimabelt
Økologiske soner på jorden ifølge Schultz

Jorden er delt inn i klimasoner basert på intensiteten til solstråling, som strekker seg fra nordpolen til ekvator - og på den sørlige halvkule er speilbilder. Klimaene former vegetasjonen , som på samme måte er delt inn i forskjellige zone biogeografiske modeller .

klimasone omtrentlige breddegrader
Nord sør
Gjennomsnitt
temperatur
Polarsone / kald sone Pol opp til 66,56 ° (polare sirkler) ca. 0 0 ° C
Temperert sone 66,56 ° til 40 ° ca. 0 8 ° C
subtropene 40 ° til 23,5 ° (snu sirkler) ca. 16 ° C
Tropene 23,5 ° til ekvator ca. 24 ° C

Jo lenger en klimasone er fra ekvator og det nærmeste havet, jo mer svinger temperaturene mellom årstidene.

Polarsone

Polarområdene ligger på polene. Mot nord ligger innenfor polarsirkelen og inkluderer Arktis , i sentrum som ligger Arctic Ocean . Den sørlige delen er følgelig innenfor polarsirkelen og inkluderer Antarktis , som det meste av kontinentet Antarktis tilhører.

Polarområdene er preget av et kaldt klima med mye snø og is, polarlys , samt polardag med midnattssol og polarnatt , som begge kan vare opptil seks måneder.

Vegetasjonen i de polare og subpolare økosonene spenner fra de kalde ørkenene (som bare har små øylignende planteforekomster med svært få grunne arter) til treløse, gress-, busk- og mosedekte tundraer .

Temperert sone

Den tempererte klimasonen strekker seg fra polarsirklene til den førtende breddegraden og er delt inn i en kald og kjølig temperert sone . I denne sonen er sesongene veldig forskjellige, men dette synker noe mot ekvator . En annen funksjon er forskjellene i lengder på dag og natt, som varierer sterkt avhengig av sesong. Disse forskjellene øker mer og mer mot polen.

Vegetasjonen består av skog ( boreale barskogene i nord for den nordlige halvkule, nemoral eller australske blandede og lauvskog av de fuktige midlere breddegrader i områdene nærmere ekvator) samt gress steppene og kald vinter semi- ørkener og ørkener ( prærier og stort basseng i Nord -Amerika; Eurasisk steppe og ørkener i Sentral -Asia , pampas og patagonske tørre stepper ).

subtropiske

Subtropene (delvis også varm-temperert klimasone ) ligger på geografisk breddegrad mellom tropene i retning ekvator og de tempererte sonene i retning polene, omtrent mellom 25 ° og 40 ° nordlig eller sørlig breddegrad. I subtropene er det tropiske somre og ikke-tropiske vintre som dominerer. Subtropene kan videre deles inn i tørt, vinterfuktig, sommerfuktig og alltid fuktig subtropisk.

Et subtropisk klima er bredt definert som å ha en gjennomsnittstemperatur i år over 20 grader Celsius og en gjennomsnittstemperatur i den kaldeste måneden på under 20 grader.

Forskjellene mellom dag og natt er relativt små.

Vegetasjonen omfatter hovedsakelig tørre, åpne landskap ( varme halvørkener og ørkener som Sahara og de australske ørkenene ), men også skogkledde områder ( lette løvtre skoger i vinterfuktige "middelhavsklima" og tette laurbærskog i evig fuktig subtropene ).

Tropene

Tropene ligger mellom de nordlige og sørlige tropene . I tropene er dag og natt alltid omtrent like lang (mellom 10,5 og 13,5 timer).

Tropene kan deles inn i de alltid fuktige og vekselvis fuktige tropene. Bare de fuktige tropene har to klimatisk forskjellige sesonger: tørre og regntunge årstider.

Når det gjelder vegetasjon , er tropene delt inn i de sommerfuktige, tørre og fuktige savannene og regnskogene i de evig fuktige tropene ( Amazonasbassenget , Kongobassenget , Malayisk skjærgård og New Guinea ). Det største mangfoldet av arter og biologisk mangfold på jorden er konsentrert i tropene.

Årstider

Hellingen av jordaksen

Årstidene er primært forårsaket av stråling fra solen og kan som et resultat kjennetegnes av svingninger i temperatur og / eller mengden nedbør. I den tempererte sonen forstås dette vanligvis som endringen i daglige høye eller lave temperaturer. I subtropene og i større grad i tropene er disse temperaturforskjellene overlappet med svingninger i det månedlige gjennomsnittet for nedbør, og deres merkbarhet er redusert.

Forskjellene oppstår fra ekvatorens helling mot ekliptikken . Som et resultat beveger solens senit seg frem og tilbake mellom de nordlige og sørlige tropene (derav navnet på tropene). I tillegg til den forskjellige bestrålingen, resulterer dette også i forskjellene i lengder på dag og natt, som varierer sterkt avhengig av sesong. Disse forskjellene øker mer og mer mot polen.

Turen foregår årlig som følger:

  • 21. desember (vintersolverv): Solen er over Steinbukken (Steinbukken). Årets korteste dag er nå på den nordlige halvkule og den lengste dagen på den sørlige halvkule. Den astronomiske vinteren begynner. På den nordlige halvkule når gjennomsnittlig (daglig eller månedlig) temperatur sitt laveste punkt med en viss forsinkelse på grunn av den nå lave solstrålingen. På Nordpolen er midten av polarnatten og på Sydpolen er midten av polardagen.
  • 19.-21. mars: Jevndøgn: Våren begynner astronomisk i nord og høst i sør. Solen er på nivå med ekvator.
  • 21. juni (sommersolhverv): Solen er over kreftens tropikk (kreftens trope). Lengste dag i nord og korteste dag i sør. Den astronomiske sommeren begynner på den nordlige halvkule og den astronomiske vinteren begynner på den sørlige halvkule. På den nordlige halvkule når gjennomsnittlig daglig eller månedlig temperatur sitt høyeste punkt med en viss forsinkelse på grunn av høyere solstråling der. På Nordpolen er midten av polardagen og på Sydpolen er midten av polarnatten.
  • 22. eller 23. september: Jevndøgn: astronomisk begynner høsten i nord, våren i sør. Solen er tilbake ved ekvator.

Avviker fra dette, i meteorologi blir begynnelsen av sesongene ført frem til begynnelsen av måneden (1. desember, 1. mars, etc.).

Global energibalanse

Jordens energibalanse bestemmes hovedsakelig av strålingen fra solen og strålingen fra jordens overflate eller atmosfære, det vil si av jordens strålingsbalanse . De resterende bidragene på til sammen rundt 0,02% er godt under målenøyaktigheten til solkonstantene og deres svingninger i løpet av en solflekk -syklus .

Det geotermiske energibidraget som genereres av radioaktivt forfall står for rundt 0,013%, rundt 0,007% kommer fra menneskelig bruk av fossilt og atombrensel og rundt 0,002% er forårsaket av tidevannsfriksjon .

Jorden har en geometrisk albedo på i gjennomsnitt 0,367, med en betydelig andel på grunn av skyene i jordens atmosfære. Dette fører til en global effektiv temperatur på 246 K (−27 ° C). På grunn av en sterk atmosfærisk drivhuseffekt eller motstråling er gjennomsnittstemperaturen på bakken rundt 288 K (15 ° C), og klimagassene vann og karbondioksid er hovedbidraget.

Innflytelse av mennesket

Jordens overflate om dagen (fotomontasje).
Jordens overflate om natten (fotomontasje).
Med ispanser (fotomontasje)
Med ispanser og skyer (fotomontasje)

Samspillet mellom levende vesener og klimaet har nå nådd et nytt nivå på grunn av økende innflytelse fra mennesker. Mens rundt 1,8 milliarder mennesker befolket jorden i 1920, hadde jordens befolkning vokst til i underkant av 6,7 milliarder innen 2008. Det er fortsatt forventet rask befolkningsvekst i utviklingsland i overskuelig fremtid, mens befolkningen i mange høyt utviklede land stagnerer eller vokser bare veldig sakte, men deres industrielle innflytelse på naturen fortsetter å vokse. Ifølge en ekspertprognose fra FN fra februar 2005 , bør jordens befolkning vokse til 7 milliarder innen 2013 og til 9,1 milliarder innen 2050.

Siden mange mennesker strever etter en høyere levestandard , bruker de mer, noe som imidlertid bruker mer energi . [14] Mesteparten av energien kommer fra å brenne fossilt brensel , så karbondioksidinnholdet i atmosfæren øker. Siden karbondioksid er en av de viktigste klimagassene , har dette ført til menneskeskapte klimaendringer , som ifølge de fleste eksperter vil øke den globale gjennomsnittstemperaturen betydelig. Konsekvensene av denne prosessen vil ha en betydelig innvirkning på klima, hav , vegetasjon , dyreliv og mennesker. De primære konsekvensene er hyppigere og intensiverte værhendelser , stigende havnivå som følge av smeltende innlandsis og termisk ekspansjon av vannet, samt en forskyvning av klima- og vegetasjonssonene mot nord. Hvis det internasjonale klimabeskyttelsesarbeidet er for mislykket, kan det oppstå et scenario med uberegnelige risikoer for jorden, som også omtales av media som en " klimakatastrofe ".

Mond

Erdaufgang im Orbit um den Mond ( Apollo 8 )

Der Mond umkreist die Erde als natürlicher Satellit . Das Verhältnis des Durchmessers des Mondes zu seinem Planeten von 0,273 (mittlerer Monddurchmesser 3.476 km zu mittlerem Erddurchmesser 12.742 km) ist deutlich größer als bei den natürlichen Satelliten der anderen Planeten.

Der Mond entstand nach heutigem Wissen, nachdem die Proto-Erde mit der marsgroßen Theia seitlich zusammengestoßen war. [15]

Der Mond stabilisiert die Erdachse , deren Neigung mit ± 1,3° um den Mittelwert 23,3° schwankt. Diese Schwankung wäre viel größer, wenn die Präzessionsperiode von etwa 26.000 Jahren in Resonanz mit einer der vielen periodischen Störungen stünde, die von der Gravitation der anderen Planeten stammen und die Erdbahn beeinflusst. Gegenwärtig beeinflusst nur eine geringe Störung von Jupiter und Saturn mit einer Periode von 25.760 Jahren die Erde, ist aber zu schwach, um viel zu verändern. Die Neigung der Erdachse wäre, wie Simulationen zeigen, im gegenwärtigen Zustand des Sonnensystems instabil, wenn die Neigung im Bereich von etwa 60° bis 90° läge; die tatsächliche Neigung von gut 23° hingegen ist weit genug von starken Resonanzen entfernt und bleibt stabil. [16]

Hätte die Erde jedoch keinen Mond, so wäre die Präzessionsperiode etwa dreimal so groß, weil der Mond etwa zwei Drittel der Präzessionsgeschwindigkeit verursacht und ohne ihn nur das Drittel der Sonne übrigbliebe. Diese deutlich längere Präzessionsperiode läge nahe vielen Störungen, von denen die stärksten mit Perioden von 68.750, 73.000 und 70.800 Jahren erhebliche Resonanzeffekte verursachen würden. Unter diesen Umständen zeigen Rechnungen, dass alle Achsneigungen zwischen 0° und etwa 85° instabil wären. Dabei würde eine typische Schwankung von 0° bis 60° weniger als 2 Millionen Jahre erfordern. [16]

Der Mond verhindert diese Resonanzen und stabilisiert so mit seiner relativ großen Masse die Neigung der Erdachse gegen die Ekliptik. Dies stabilisiert auch die Jahreszeiten und schafft so günstige Bedingungen für die Entwicklung des Lebens auf der Erde.

Größenverhältnis zwischen Erde und Mond und ihr Abstand zueinander:
L 4 und L 5

Korrektes Größen- und Abstandsverhältnis zwischen Erde und Mond.

Erde Mond

Weitere Begleiter

Hufeisenumlaufbahn von 2002 AA 29 entlang der Erdbahn

Außer dem Mond existieren kleinere erdnahe Objekte : Koorbitale Asteroiden , die zwar nicht die Erde umkreisen, aber in einer 1:1- Bahnresonanz auf einer Hufeisenumlaufbahn um die Sonne kreisen. Beispiele dafür sind der etwa 50 bis 110 Meter große Asteroid 2002 AA 29 und der etwa zehn bis 30 Meter große Asteroid 2003 YN 107 .

Auch in bzw. bei den Lagrange-Punkten L 4 und L 5 der Erde können sich Begleiter aufhalten, die dann Trojaner heißen. Bislang wurde ein einziger natürlicher Trojaner der Erde entdeckt, der etwa 300 Meter große Asteroid 2010 TK 7 .

Entstehung der Erde

Markierung
Die Erde als „blassblauer Punkt“
Die Erde als „blassblauer Punkt“, aufgenommen von der Raumsonde Voyager 1 am 14. Februar 1990 aus einer Entfernung von etwa 40,5 AE (ca. 6 Mrd. km)

Entstehung des Erdkörpers

Die Erde entstand wie die Sonne und ihre anderen Planeten vor etwa 4,6 Milliarden Jahren als sich der Sonnennebel verdichtete. Die Erde wurde, wie heute allgemein angenommen, während der ersten 100 Millionen Jahre intensiv von Asteroiden bombardiert. Heute fallen nur noch wenige Objekte vom Himmel. Dort erscheinen die meisten Objekte als Meteore und sind kleiner als 1 cm. Auf der Erde sind im Gegensatz zum Mond fast alle Einschlagkrater durch geologische Prozesse verschwunden. Die junge Erde erhitzte sich durch die kinetische Energie der Einschläge während des schweren Bombardements und durch die Wärmeproduktion des radioaktiven Zerfalls, bis sie größtenteils aufgeschmolzen war. Danach differenzierte sich gravitativ der Erdkörper in einen Erdkern und einen Erdmantel . Dabei sanken die schwersten Elemente, vor allem Eisen , zum Schwerpunkt der Erde, wobei auch Wärme frei wurde. Leichte Elemente, vor allem Sauerstoff , Silizium und Aluminium , stiegen nach oben und aus ihnen bildeten sich hauptsächlich silikatische Minerale, aus denen auch die Gesteine der Erdkruste bestehen. Da die Erde vorwiegend aus Eisen und Silikaten besteht, hat sie wie alle terrestrischen Planeten eine recht hohe mittlere Dichte von 5,515 g/cm³.

Die Erdoberflächen-Entwicklung im Wechselspiel der geologischen und biologischen Faktoren wird als Erdgeschichte bezeichnet.

Wasser bedeckt etwa 70 % der Erdoberfläche.

Herkunft des Wassers

Woher das Wasser auf der Erde kommt, und insbesondere warum die Erde deutlich mehr Wasser hat als die anderen erdähnlichen Planeten, ist bis heute nicht befriedigend geklärt. Ein Teil des Wassers dürfte als Wasserdampf aus Magma ausgegast sein, also letztlich aus dem Erdinneren kommen. Ob das aber für die heutige Menge an Wasser ausreicht, ist fraglich. Weitere große Anteile könnten von Einschlägen von Kometen , transneptunischen Objekten oder wasserreichen Asteroiden ( Protoplaneten ) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels stammen. Wobei Messungen des Isotopen-Verhältnisses von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) eher auf Asteroiden deuten, da in Wassereinschlüssen in kohligen Chondriten ähnliche Isotopen-Verhältnisse gefunden wurden wie im Ozeanwasser, wohingegen das Isotopen-Verhältnis von Kometen und transneptunischen Objekten nach bisherigen Messungen nicht mit dem von irdischem Wasser übereinstimmt.

Leben

Stark vereinfachte grafische Darstellung der Geschichte der Erde und des Lebens

Die Erde ist der einzige bekannte Planet, auf dem eine Biosphäre mit Lebensformen existiert. Das Leben begann nach heutigem Wissen möglicherweise bereits relativ schnell nach dem Ende des letzten schweren Bombardements großer Asteroiden: der letzten Phase der Entstehung des Sonnensystems , die von der Erdentstehung von vor etwa 4,6 bis vor etwa 3,9 Milliarden Jahren dauerte. Danach kühlte sich die Erde ab, so dass sich eine stabile Kruste bildete, auf der sich dann Wasser sammeln konnte. Das Leben entwickelte sich, wie Hinweise vermuten lassen, die jedoch nicht von allen Wissenschaftlern anerkannt werden, schon (geologisch) kurze Zeit später:

In 3,85 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein aus der Isua-Region im Südwesten Grönlands wurden in den Verhältnissen von Kohlenstoffisotopen Anomalien entdeckt, die auf biologischen Stoffwechsel deuten könnten. Das Gestein kann aber auch statt Sedimentgestein nur stark verändertes Ergussgestein sein, ohne dabei auf Leben zu deuten. Die ältesten direkten, allerdings umstrittenen Hinweise auf Leben sind Strukturen in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen der Warrawoona-Gruppe im Nordwesten Australiens und im Barberton- Grünsteingürtel in Südafrika, die als von Cyanobakterien verursacht gedeutet werden. Die ältesten eindeutigen Lebensspuren auf der Erde sind 1,9 Milliarden Jahre alte Fossilien aus der Gunflint-Formation in Ontario, die Bakterien oder Archaeen gewesen sein könnten.

Mit der Erd klimageschichte sind untrennbar die chemische wie die biologische Evolution verknüpft. Obwohl anfangs die Sonne deutlich weniger als heute strahlte (vgl. Paradoxon der schwachen jungen Sonne ), existieren Hinweise auf irdisches Leben, grundsätzlich vergleichbar dem heutigen, „seit es Steine gibt“. [17]

Des pflanzlichen Lebens Stoffwechsel, also die Photosynthese , reicherte die Erdatmosphäre mit molekularem Sauerstoff an, so dass sie ihren oxidierenden Charakter bekam. Zudem veränderte die Pflanzendecke merklich die Albedo und damit die Energiebilanz der Erde.

Die Lebensformen auf der Erde entstanden in der permanenten Wechselwirkung zwischen dem Leben und den herrschenden klimatischen, geologischen und hydrologischen Umweltbedingungen und bilden die Biosphäre: eine systemische Ganzheit, die in großflächigen Biomen , Ökosystemen und Biotopen beschrieben wird.

Mensch und Umwelt

Verschiebung der Klimazonen nach dem Worst-Case-Szenario

Auf der Erde existiert seit rund 3 bis 2 Millionen Jahren die Gattung Homo , zu der der seit rund 300.000 Jahren existierende anatomisch moderne Mensch gehört. Die Menschen lebten bis zur Erfindung von Pflanzenbau und Nutztierhaltung im Vorderen Orient (ca. 11.), in China (ca. 8.) und im mexikanischen Tiefland (ca. 6. Jahrtausend v. Chr.) ausschließlich als Jäger und Sammler . Seit dieser neolithischen Revolution verdrängten die vom Menschen gezüchteten Kulturpflanzen und -tiere bei der Ausbreitung der Zivilisationen die Wildpflanzen und -tiere immer mehr. Der Mensch beeinflusst spätestens seit der industriellen Revolution das Erscheinungsbild und die Entwicklung der Erde immer mehr: Große Landflächen wurden in Industrie- und Verkehrsflächen umgewandelt.

Dieser anthropogene Wandel wirkte bereits zu Beginn der Neuzeit in einigen Erdregionen deutlich negativ: So entstand in Mitteleuropa seit dem 16. Jahrhundert eine dramatische Holznot , die eine erhebliche Entwaldung verursachte. Daraus entstanden im 18. und 19. Jahrhundert die ersten größeren Bewegungen in Europa und Nordamerika für Umwelt- und Naturschutz . Umweltverschmutzung und -zerstörung globalen Ausmaßes nahmen im 20. Jahrhundert schnell zu. Die zugrundeliegenden Zusammenhänge zeigte die 1972 erschienene Studie „ Grenzen des Wachstums “ erstmals umfassend auf. Der internationale Umweltschutz- Aktionstag ist seit 1990 der 22. April und heißt Tag der Erde . 1992 kam eine erste „Warnung der Welt-Wissenschaftsgemeinde an die Menschheit“ zur dringenden Reduzierung schädlicher Einflüsse auf die Erde. [18]

Das Jahr 2008 wurde von den Vereinten Nationen unter Federführung der UNESCO zum Internationalen Jahr des Planeten Erde (IYPE) erklärt. Diese bislang größte weltweite Initiative in den Geowissenschaften soll die Bedeutung und den Nutzen der modernen Geowissenschaften für die Gesellschaft und für eine nachhaltige Entwicklung verdeutlichen. Zahlreiche Veranstaltungen und interdisziplinäre Projekte auf internationaler und nationaler Ebene erstreckten sich von 2007 bis 2009 über einen Zeitraum von insgesamt drei Jahren. [19]

Um die entscheidenden ökologischen Belastungsgrenzen der Erde zu quantifizieren, formulierte 2009 ein 28-köpfiges Wissenschaftlerteam unter Leitung von Johan Rockström (Stockholm Resilience Centre) die Planetary Boundaries : [20]

Menschlicher Einfluss auf die Zukunft

„Ampel“-Darstellung der ökologischen Trends der Erde nach William J. Ripple et al.: „Zweite Warnung an die Menschheit“ (2017)
*) = Emissionen von ozonabbauenden Halogenverbindungen als R-11-Äquivalente im Megatonnen unter Annahme einer konstanten natürlichen Emissionsrate von 0,11 Mt pro Jahr

Die nähere Zukunft der Erdoberfläche hängt sehr stark von der Entwicklung des menschlichen Umwelteinflusses ab.

Dazu veröffentlichten 15.372 Wissenschaftler aus 184 Ländern am 13. November 2017 eine „zweite Warnung an die Menschheit“, da es außer beim Schutz der Ozonschicht und den Fischfangquoten keine realen Fortschritte gegeben hat: Fast alle wichtigen ökologischen Kennzahlen haben sich drastisch verschlechtert. Besonders beunruhigend sind die Trends bei der Klimaerwärmung, der Entwaldung , der Zunahme toter Gewässer und der Verringerung der Artenvielfalt. Die Wissenschaftler sehen die Lebensgrundlagen der Menschheit ernsthaft gefährdet und rufen zu kurzfristigen Gegenmaßnahmen auf. [18]

Ferne Zukunft und das Ende

Die fernere Zukunft der Erde ist eng an die der Sonne gebunden.

Weiterstrahlen der Sonne

Der Lebenszyklus der Sonne

Im Sonnenkern vermindert die Kernfusion die Teilchenzahl (4 p + 2 e → He 2+ ), aber kaum die Masse. Daher wird der Kern langsam schrumpfen und heißer werden. Außerhalb des Kerns wird sich die Sonne ausdehnen, das Material wird durchlässiger für Strahlung, sodass die Leuchtkraft der Sonne etwa um 10 % über die nächsten 1,1 Milliarden Jahre und um 40 % nach 3,5 Milliarden Jahren zunehmen wird. [21]

Auswirkungen auf die Erde

Sofern obige Sonnenveränderungen als Haupteinflussfaktor auf die Erde angenommen werden, wird vermutet, dass die Erde noch etwa 500 Millionen Jahre lang ähnlich wie heute belebt bleiben könne. [22] Danach, so zeigen Klimamodelle, wird der Treibhauseffekt instabil und höhere Temperatur führt zu mehr Wasserdampf in der Atmosphäre, was wiederum den Treibhauseffekt verstärken wird. [23] Der warme Regen wird durch Erosion den anorganischen Kohlenstoffzyklus beschleunigen, wodurch der CO 2 -Gehalt der Atmosphäre auf etwa 10 ppm in etwa 900 Millionen Jahren (verglichen mit 280 ppm in vorindustrieller Zeit) stark abnehmen wird, sodass mit den Pflanzen auch die Tiere verhungern werden. [24] Nach einer weiteren Milliarde Jahren wird das gesamte Oberflächenwasser verschwunden sein [25] und die globale Durchschnittstemperatur der Erde +70 °C erreichen. [24]

Roter Riese

Die Leuchtkraftzunahme der Sonne wird sich fortsetzen und sich ab etwa sieben Milliarden Jahren deutlich beschleunigen. Die Sonne wird sich als Roter Riese bis an die heutige Erdbahn erstrecken, sodass die Planeten Merkur und Venus abstürzen und verglühen werden. Das wird, anders als zunächst gedacht, auch der Erde passieren. Zwar wird die Sonne als Roter Riese durch starken Sonnenwind etwa 30 % ihrer Masse verlieren, sodass rechnerisch der Erdbahnradius auf 1,7 AE anwachsen wird, [21] aber die Erde wird in der nahen, sehr diffusen Sonnenoberfläche eine ihr nachlaufende Gezeitenwelle hervorrufen, die an ihrer Bahnenergie zehren und so die Flucht vereiteln wird. [21] [26]

Siehe auch

Literatur

  • Cesare Emilliani: Planet Earth. Cosmology, Geology, and the Evolution of Live and Environment. Cambridge University Press 1992, ISBN 0-521-40949-7 .
  • Kevin W. Kelley (Herausgeber, im Auftrag der Association of Space Explorers ): Der Heimatplanet. Zweitausendeins, Frankfurt am Main 1989. ISBN 3-86150-029-9 .
  • JD Macdougall: Eine kurze Geschichte der Erde. Eine Reise durch 5 Milliarden Jahre. Econ Taschenbuchverlag, München 2000, ISBN 3-612-26673-X .
  • David Oldroyd: Die Biographie der Erde. Zweitausendeins 1998, ISBN 3-86150-285-2 .
  • Karl-August Wirth: Erde . In: Reallexikon zur Deutschen Kunstgeschichte . 5. Band, 1964, Sp. 997–1104.

Weblinks

Medien

Commons : Erde – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Commons : Weltkarten – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Erde – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikiquote: Erde – Zitate
Wikisource: Erde – Quellen und Volltexte

Einzelnachweise

  1. a b David R. Williams: Earth Fact Sheet. In: NASA.gov. 20. April 2020, abgerufen am 9. Mai 2020 (englisch).
  2. Solar System Exploration: Planet Compare. In: NASA.gov. Abgerufen am 10. Mai 2020 (englisch).
  3. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. In: esrl.noaa.gov. NOAA , abgerufen am 10. Mai 2020 (englisch).
  4. Hans-Ulrich Keller: Kompendium der Astronomie: Einführung in die Wissenschaft vom Universum . Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2016, ISBN 978-3-440-15215-7 , S.   379 ( eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  5. Wilhelm Kühlmann : Pantheismus I, erschienen in: Horst Balz et al. (Hrsg.): Theologische Realenzyklopädie , Band 25: „Ochino – Parapsychologie“. Walter de Gruyter, Berlin, New York 1995/2000, ISBN 978-3-11-019098-4 . S. 628.
  6. Das Herkunftswörterbuch (= Der Duden in zwölf Bänden . Band   7 ). 5. Auflage. Dudenverlag, Berlin 2014 ( S. 255 ). Siehe auch DWDS ( „Erde“ ) und Friedrich Kluge : Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache . 7. Auflage. Trübner, Straßburg 1910 ( S. 117 ).
  7. Tom Stockman, Gabriel Monroe, Samuel Cordner: Venus is not Earth's closest neighbor . In: Physics Today . 12. März 2019, doi : 10.1063/PT.6.3.20190312a (englisch).
  8. Herbert Cerutti: Was wäre, wenn es den Mond nicht gäbe. In: NZZ Folio . 08/08.
  9. a b Last of the wild, v2. In: sedac.ciesin.columbia.edu. „Socioeconomic Data and Applications Center“ des „Center for International Earth Science Information Network (CIESIN)“ der Columbia University, New York, abgerufen am 27. Januar 2019 (Prozentwerte der Studie auf Landfläche in km² umgelegt).
  10. Conradin Burga, Frank Klötzli und Georg Grabherr (Hrsg.): Gebirge der Erde – Landschaft, Klima, Pflanzenwelt. Ulmer, Stuttgart 2004, ISBN 3-8001-4165-5 , S. 21.
  11. Das Verhältnis von 8848 m Berghöhe zu rund 40.000.000 m Erdumfang wie 1:4521 gleicht dem von 0,0151 cm zu rund 68 cm Umfang eines Fußballs .
  12. RF Keeling et al.: Atmospheric CO 2 concentrations (ppm) derived from in situ air measurements at Mauna Loa, Observatory, Hawaii: Latitude 19.5 N, longitude 155.6 W, elevation 3397 m. In: Scripps CO 2 Program , Scripps Institution of Oceanography (SIO), University of California, La Jolla (2011).
  13. Global Weather & Climate Extremes auf wmo.asu.edu , abgerufen am 22. Dezember 2013.
  14. Welterschöpfungstag: Der Mensch überfordert die Erde. In: zeit.de. 1. August 2018, abgerufen am 28. Januar 2019 .
  15. Bestätigt: Mond entstand durch Kollision. In: science.orf.at. Abgerufen am 23. August 2016 .
  16. a b Jacques Laskar: Large scale chaos and marginal stability in the solar system . In: Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy . Band   64 , Nr.   1-2 , 1996, ISSN 1572-9478 , S.   115–162 , Abschnitt 3.5: The Chaotic Obliquity of the Planets. , doi : 10.1007/BF00051610 , bibcode : 1996CeMDA..64..115L .
  17. Veizer, Ján (2005): Celestial Climate Driver: A Perspective from Four Billion Years of the Carbon Cycle , Geoscience Canada, Band 32, Nr. 1, 2005.
  18. a b William J. Ripple, Christopher Wolf, Thomas M. Newsome, Mauro Galetti, Mohammed Alamgir, Eileen Crist, Mahmoud I. Mahmoud, William F. Laurance und 15.364 Biowissenschaftler aus 184 Ländern: World Scientists' Warning to Humanity: A Second Notice , Zeitschrift: BioScience, Volume 67, Ausgabe 12, 1. Dezember 2017, veröffentlicht am 13. Dezember 2017. Seiten 1026–1028.
  19. Deutsche UNESCO-Kommission eV: Das Internationale Jahr des Planeten Erde 2008 .
  20. Johan Rockström ua: A safe operating space for humanity. In: Nature . 461, 2009, S. 472–475. (24 September 2009)
  21. a b c I.-J. Sackmann, AI Boothroyd, KE Kraemer: Our Sun. III. Present and Future . In: Astrophysical Journal . 418, 1993, S. 457–468. bibcode : 1993ApJ...418..457S . doi : 10.1086/173407 .
  22. Carl Koppeschaar: ASTRONET. 20. Februar 2000, abgerufen am 26. Dezember 2012 .
  23. JF Kasting: Runaway and Moist Greenhouse Atmospheres and the Evolution of Earth and Venus . In: Icarus . 74, 1988, S. 472–494. bibcode : 1988Icar...74..472K . doi : 10.1016/0019-1035(88)90116-9 . .
  24. a b Peter D. Ward und Donald Brownlee: The Life and Death of Planet Earth: How the New Science of Astrobiology Charts the Ultimate Fate of Our World . Times Books, New York 2003, ISBN 0-8050-6781-7 .
  25. Damian Carrington: Date set for desert Earth , BBC News. 21. Februar 2000. Abgerufen am 23. Dezember 2008.  
  26. K.-P. Schröder, Robert Connon Smith: Distant future of the Sun and Earth revisited . In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 386, 2008, S. 155. arxiv : 0801.4031 . doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x . Siehe auch Jason Palmer: Hope dims that Earth will survive Sun's death. In: newscientist.com. 22. Februar 2008, abgerufen am 22. November 2018 (englisch).