Planet Erde: Fakten über unseren Heimatplaneten

Das Bild der Erde im Weltraum wie eine blaue Murmel unterstreicht die Zerbrechlichkeit des Planeten und die Schönheit der Erde. (Bildnachweis: NASA)

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Die Erde, unsere Heimat, ist der dritte Planet von der Sonne. Während Wissenschaftler weiterhin nach Hinweisen auf Leben außerhalb der Erde suchen, bleibt unser Heimatplanet der einzige Ort im Universum, an dem wir jemals lebende Organismen identifiziert haben.

Die Erde ist der fünftgrößte Planet im Sonnensystem. Es ist kleiner als die vier Gasriesen – Jupiter , Saturn , Uranus und Neptun – aber größer als die drei anderen Gesteinsplaneten Merkur, Mars und Venus .

Die Erde hat einen Durchmesser von ungefähr 13.000 Kilometern und ist größtenteils rund, weil die Schwerkraft Materie im Allgemeinen zu einer Kugel zieht. Aber die Drehung unseres Heimatplaneten führt dazu, dass er an seinen Polen gequetscht und am Äquator angeschwollen wird, wodurch die wahre Form der Erde zu einem „abgeplatteten Sphäroid“ wird.

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Unser Planet ist aus vielen Gründen einzigartig, aber sein verfügbares Wasser und Sauerstoff sind zwei entscheidende Merkmale. Wasser bedeckt etwa 71 Prozent der Erdoberfläche, wobei sich der größte Teil dieses Wassers in den Ozeanen unseres Planeten befindet. Etwa ein Fünftel von Erdatmosphäre besteht aus Sauerstoff, der von Pflanzen produziert wird.

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Umlaufbahn des Planeten Erde um die Sonne

Während die Erde die Sonne umkreist, dreht sich der Planet gleichzeitig um eine imaginäre Linie, die als Achse bezeichnet wird und durch den Kern verläuft, vom Nordpol zum Südpol. Die Erde braucht 23,934 Stunden für eine Rotation um ihre Achse und 365,26 Tage für eine Umlaufbahn um die Sonne – unsere Tage und Jahre auf der Erde werden durch diese Drehungen definiert.

Die Rotationsachse der Erde ist gegenüber der Ekliptik, einer imaginären Fläche durch die Umlaufbahn des Planeten um die Sonne, geneigt. Dies bedeutet, dass die nördlichen und südlichen Hemisphären je nach Jahreszeit manchmal in Richtung oder von der Sonne weg zeigen, und dies ändert die Lichtmenge, die die Hemisphäre erhält, was zu einer Veränderung führt Jahreszeiten .

Die Erde umkreist die Sonne in der sogenannten 'Goldlöckchen-Zone', in der die Temperaturen genau richtig sind, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche unseres Planeten zu halten. Die Umlaufbahn der Erde ist kein perfekter Kreis, sondern eine leicht ovale Ellipse, ähnlich den Umlaufbahnen aller anderen Planeten unseres Sonnensystems. Unser Planet ist Anfang Januar etwas näher an der Sonne und im Juli weiter entfernt, obwohl diese Nähe einen viel geringeren Einfluss auf die Temperaturen hat, die wir auf der Planetenoberfläche erleben als die Neigung der Erdachse.

Statistiken über die Umlaufbahn der Erde nach NASA :

• Durchschnitt Abstand von der Sonne : 92.956.050 Meilen (149.598.262 km)
• Perihel (nächste Annäherung an die Sonne): 91.402.640 Meilen (147.098.291 km)
• Aphelion (am weitesten von der Sonne entfernt): 94.509.460 Meilen (152.098.233 km)
• Länge des Sonnentages (einfache Drehung um seine Achse): 23.934 Stunden
• Jahreslänge (einfache Umdrehung um die Sonne): 365,26 Tage
• Äquatoriale Neigung zur Umlaufbahn: 23,4393 Grad

Ein Diagramm der elliptischen Umlaufbahn der Erde um die Sonne.(Bildnachweis: NOAA)

Entstehung und Entwicklung der Erde

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ungefähr zur gleichen Zeit wie die Sonne und andere Planeten entstanden ist, als das Sonnensystem aus einer riesigen, rotierenden Gas- und Staubwolke, dem Sonnennebel, zusammengewachsen ist. Als der Nebel unter der Kraft seiner eigenen Schwerkraft zusammenbrach, drehte er sich schneller und wurde zu einer Scheibe abgeflacht. Das meiste Material in dieser Scheibe wurde dann zum Zentrum gezogen, um die Sonne zu bilden.

Andere Partikel in der Scheibe kollidierte und klebte zusammen um immer größere Körper zu bilden, einschließlich der Erde. Wissenschaftler glauben, dass die Erde als wasserlose Gesteinsmasse .

'Man dachte, dass die Bedingungen auf der frühen Erde aufgrund dieser umherfliegenden Asteroiden und Kometen, die mit der Erde kollidierten, höllisch gewesen sein könnten', sagte Simone Marchi, Planetenwissenschaftlerin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, zuvor sagte guesswhozoo.com .

In den letzten Jahren deuten jedoch neue Analysen von Mineralien, die in alten mikroskopischen Kristallen eingeschlossen sind, darauf hin, dass es auf der Erde bereits während der ersten 500 Millionen Jahre flüssiges Wasser gab, sagte Marchi.

Radioaktive Materialien im Gestein und zunehmender Druck tief in der Erde erzeugten genug Hitze, um das Innere des Planeten zu schmelzen, wodurch einige Chemikalien an die Oberfläche aufstiegen und Wasser bildeten, während andere zu Gasen der Atmosphäre wurden. Jüngste Beweise deuten darauf hin, dass Erdkruste und Ozeane könnten sich innerhalb von etwa 200 Millionen Jahren gebildet haben, nachdem der Planet Gestalt angenommen hatte.

Künstlerische Vorstellung von Staub und Gas, die ein neu entstandenes Planetensystem umgeben. Der größte Teil der Masse dieses ehemaligen Nebels wird zum Stern im Zentrum des Systems. Andere Klumpen und Kollisionen bilden die Planeten.(Bildnachweis: NASA)

Die innere Struktur der Erde

Der Erdkern ist etwa 7.100 km breit, etwas größer als die Hälfte des Erddurchmessers und ungefähr so ​​groß wie März . Die äußersten 2.250 km des Kerns sind flüssig, während der innere Kern fest ist. Dieser feste Kern ist etwa vier Fünftel so groß wie der Erdmond und hat einen Durchmesser von etwa 2.600 km. Der Kern ist für das Magnetfeld des Planeten verantwortlich, das hilft, schädliche geladene Teilchen abzulenken, die von der Sonne geschossen werden.

Über dem Kern befindet sich der Erdmantel, der etwa 2.900 km dick ist. Der Mantel ist nicht ganz steif, sondern kann langsam fließen. Die Erdkruste schwimmt auf dem Erdmantel, so wie ein Stück Holz auf dem Wasser schwimmt. Die langsame Bewegung des Gesteins im Mantel mischt Kontinente herum und verursacht Erdbeben, Vulkane und die Bildung von Gebirgszügen.

Oberhalb des Erdmantels hat die Erde zwei Arten von Krusten. Das Trockenland der Kontinente besteht hauptsächlich aus Granit und anderen leichten Silikatmineralien, während der Meeresboden hauptsächlich aus dunklem, dichtem Vulkangestein namens Basalt besteht. Die kontinentale Kruste ist durchschnittlich etwa 40 km dick, obwohl sie in einigen Gebieten dünner oder dicker sein kann. Die ozeanische Kruste ist normalerweise nur etwa 8 km dick. Wasser füllt niedrige Bereiche der Basaltkruste und bildet die Weltmeere.

Die Erde wird zum Kern hin wärmer. Am Boden der kontinentalen Kruste erreichen die Temperaturen etwa 1.800 Grad Fahrenheit (1.000 Grad Celsius) und steigen damit um etwa 3 Grad F pro Meile (1 Grad C pro km) unter der Kruste an. Geologen glauben, dass die Temperatur des äußeren Erdkerns etwa 6.700 bis 7.800 Grad F (3.700 bis 4.300 Grad C) beträgt und dass der innere Kern 12.600 Grad F (7.000 Grad C) erreichen kann – heißer als die Oberfläche der Sonne.

In einem von der NASA modifizierten Bild enthüllt ein Künstler die innere Struktur der Erde aus Kern, Mantel und Kruste.(Bildnachweis: Shutterstock)

Erdmagnetfeld

Das Erdmagnetfeld wird durch Ströme erzeugt, die im äußeren Erdkern fließen. Die Magnetpole sind immer in Bewegung, mit dem Magnet Nordpol Beschleunigung seiner Nordwärtsbewegung auf 24 Meilen (40 km) jährlich seit Beginn der Verfolgung in den 1830er Jahren. Es wird wahrscheinlich Nordamerika verlassen und in wenigen Jahrzehnten Sibirien erreichen.

Das Magnetfeld der Erde verändert sich auch auf andere Weise. Weltweit hat sich das Magnetfeld seit dem 19. Jahrhundert um 10 Prozent abgeschwächt, so NASA .

Aber diese Veränderungen sind im Vergleich zu dem, was das Erdmagnetfeld in der Vergangenheit bewirkt hat, mild. Ein paar Mal in etwa einer Million Jahren dreht sich das Feld komplett um, wobei der Nord- und der Südpol die Plätze tauschen. Das Magnetfeld kann zwischen 100 und 3.000 Jahre dauern, um den Flip zu vollenden.

Laut Andrew Roberts, Professor an der Australian National University, nahm die Stärke des Erdmagnetfelds um etwa 90 Prozent ab, als in der Antike eine Feldumkehr stattfand. Der Rückgang macht den Planeten anfälliger für Sonnenstürme und Strahlung, die Satelliten sowie die Kommunikations- und elektrische Infrastruktur erheblich beschädigen könnten.

'Hoffentlich liegt ein solches Ereignis in weiter Zukunft und wir können zukünftige Technologien entwickeln, um große Schäden zu vermeiden', sagte Roberts in a Stellungnahme .

Wenn geladene Teilchen der Sonne im Erdmagnetfeld gefangen werden, zerschlagen sie über den Magnetpolen in Luftmoleküle und bringen sie zum Leuchten. Dieses Phänomen ist als Polarlichter, Nord- und Südlicht bekannt.

Erdatmosphäre

Die Erdatmosphäre umgibt den Planeten, wird aber mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche dünner und dünner.(Bildnachweis: NASA)

Die Erdatmosphäre besteht zu etwa 78 Prozent aus Stickstoff und zu 21 Prozent aus Sauerstoff, mit Spuren von Wasser, Argon, Kohlendioxid und anderen Gasen. Kein anderer Planet im Sonnensystem hat eine Atmosphäre mit freiem Sauerstoff, der für eines der anderen einzigartigen Merkmale der Erde von entscheidender Bedeutung ist: das Leben.

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Luft umgibt die Erde und wird von der Oberfläche entfernt dünner. Ungefähr 160 Kilometer über der Erde ist die Luft so dünn, dass Satelliten mit geringem Widerstand durch die Atmosphäre sausen können. Dennoch können Spuren der Atmosphäre bis zu 600 km über der Oberfläche des Planeten gefunden werden.

Die unterste Schicht der Atmosphäre ist die Troposphäre, die ständig in Bewegung ist und warum wir Wetter haben. Sonnenlicht erwärmt die Oberfläche des Planeten, wodurch warme Luft in die Troposphäre aufsteigt. Diese Luft dehnt sich aus und kühlt sich ab, wenn der Luftdruck abnimmt, und weil diese kühle Luft dichter ist als ihre Umgebung, sinkt sie und wird von der Erde wieder erwärmt.

Über der Troposphäre, etwa 48 km über der Erdoberfläche, befindet sich die Stratosphäre. Die stille Luft der Stratosphäre enthält die Ozonschicht, die entstanden ist, als ultraviolettes Licht Trios von Sauerstoffatomen dazu brachte, sich zu Ozonmolekülen zu verbinden. Ozon verhindert, dass der größte Teil der schädlichen ultravioletten Strahlung der Sonne die Erdoberfläche erreicht, wo sie Leben schädigen und verändern kann.

Wasserdampf, Kohlendioxid und andere Gase in der Atmosphäre fangen Sonnenwärme ein und erwärmen die Erde. Ohne dieses sogenannte ' Treibhauseffekt „Die Erde wäre wahrscheinlich zu kalt, als dass Leben existieren könnte, obwohl ein außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt zu den höllischen Bedingungen auf der heutigen Oberfläche der Venus führte.

Satelliten in der Erdumlaufbahn haben gezeigt, dass sich die obere Atmosphäre tagsüber tatsächlich ausdehnt und nachts aufgrund von Erwärmung und Abkühlung zusammenzieht.

Chemische Zusammensetzung der Erde

Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende Element in Gesteinen der Erdkruste und macht etwa 47 Prozent des Gewichts des gesamten Gesteins aus. Das zweithäufigste Element ist Silizium , mit 27 Prozent, gefolgt von Aluminium , bei 8 Prozent; Eisen , bei 5 Prozent; Kalzium , bei 4 Prozent; und Natrium , Kalium und Magnesium , jeweils etwa 2 Prozent.

Der Kern der Erde besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel und potenziell kleinere Mengen leichterer Elemente, wie z Schwefel und Sauerstoff. Der Mantel besteht aus eisen- und magnesiumreichen Silikatgesteinen. (Die Kombination von Silizium und Sauerstoff wird als Siliziumdioxid bezeichnet, und Mineralien, die Siliziumdioxid enthalten, werden als Silikatmineralien bezeichnet.)

Mond der Erde

Dieses Foto, aufgenommen vom Astrofotografen Chirag Upreti, zeigt den Blumenmond 2020, der über dem Times Square in NYC aufgeht.(Bildnachweis: Chirag Upreti)

Erde Mond ist 2.159 Meilen (3.474 km) breit, etwa ein Viertel des Erddurchmessers. Unser Planet hat einen Mond, während Merkur und Venus keinen haben und alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem zwei oder mehr haben.

Die wichtigste Erklärung für die Entstehung des Erdmondes ist, dass ein riesiger Einschlag die Rohstoffe für den Mond von der primitiven, geschmolzenen Erde in die Umlaufbahn schleuderte. Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass das Objekt, das den Planeten traf, etwa 10 Prozent der Masse der Erde hatte – etwa die Größe des Mars.

Leben auf der Erde

Die Erde ist der einzige Planet im Universum, von dem bekannt ist, dass er Leben besitzt. Der Planet verfügt über mehrere Millionen beschriebene Arten, die in Lebensräumen leben, die vom Grund des tiefsten Ozeans bis zu einigen Meilen in die Atmosphäre reichen. Forscher glauben, dass noch weit mehr Arten übrig sind, die der Wissenschaft noch beschrieben werden müssen.

Forscher vermuten, dass andere Kandidaten für Leben in unserem Sonnensystem – wie Saturns Mond Titan oder Jupiters Mond Europa – primitive Lebewesen beherbergen könnten. Wissenschaftler müssen noch genau feststellen, wie unsere primitiven Vorfahren zum ersten Mal auf der Erde auftauchten, obwohl die meisten glauben, dass a chemische Suppe auf dem Planeten entstanden die Bausteine ​​lebender Organismen. (Die genauen Umstände, die notwendig sind, um Leben auf einem leblosen Planeten zu erschaffen, sind ziemlich unwahrscheinlich, also scheinen wir sehr viel Glück gehabt zu haben.)

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Eine andere Theorie besagt, dass sich das Leben zuerst auf dem nahegelegenen Planeten Mars entwickelte, der einst bewohnbar gewesen sein könnte, und dann auf Meteoriten, die vom Roten Planeten durch Einschläge anderer Weltraumgesteine ​​​​geschleudert wurden, zur Erde gelangte.

'Es ist ein Glück, dass wir trotzdem hier gelandet sind, da die Erde sicherlich der bessere der beiden Planeten war, um Leben zu erhalten', sagte der Biochemiker Steven Benner vom Westheimer Institute for Science and Technology in Florida gegenüber guesswhozoo.com. 'Wenn unsere hypothetischen Marsvorfahren auf dem Mars geblieben wären, hätte es vielleicht keine Geschichte zu erzählen gegeben.'

Zusätzliche Ressourcen

• Lesen Sie mehr über unseren Planeten in ' Eine kurze Geschichte der Erde: Vier Milliarden Jahre in acht Kapiteln “ (Custom House, 2021) von Andrew H. Knoll.
• Kasse NASA 's Seite rund um den Planeten Erde.
• Betrachten Sie eine andere Perspektive von Magazin entdecken über das, was die Erde einzigartig macht: ihre Mineralien.

Diese Geschichte wurde am 20. Juli 2021 von Vicky Stein, einer Mitwirkenden von guesswhozoo.com, aktualisiert.