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Erde

Erde

Die Erde (von indogermanisch er[t]) ist der dritte Planet des Sonnensystems. Sie ist ca. 4,55 Milliarden Jahre alt und ist der einzige bekannte belebte Ort. Das Planetenzeichen ist 18px oder 14px. Der lateinische Name ist Terra. Die Erde zählt zu der Gruppe der erdähnlichen (terrestrischen) Planeten.

Entstehung und Aufbau der Erde

Hauptartikel: Entstehung der Erde, Innerer Aufbau der Erde, Erdfigur und Plattentektonik Plattentektonik Die Erde ist der größte Gesteinsplanet im uns bekannten Sonnensystem. Alle anderen Planeten sind kleiner oder bestehen wie Jupiter hauptsächlich aus Gas in stark komprimierten Zuständen. Die Erde entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Man geht heute allgemein davon aus, dass sie während der ersten 100 Millionen Jahre einem intensiven Bombardement von Meteoriten ausgesetzt war. Heute ist nur noch ein geringer Beschuss zu verzeichnen. Die meisten der Meteore werden von Objekten kleiner als 1 cm hervorgerufen. Im Gegensatz zum Mond sind auf der Erde die meisten Einschlagkrater durch geologische Prozesse wieder ausgelöscht worden. Durch die kinetische Energie der Impakte während des schweren Bombardements und durch die Wärmeproduktion des radioaktiven Zerfalls erhitzte sich die junge Erde, bis sie größtenteils aufgeschmolzen war. In der Folge kam es zu einer gravitativen Differenzierung des Erdkörpers in einen Erdkern und einen Erdmantel. Die schwersten Elemente, vor allem Eisen, sanken in die Richtung des Schwerpunkts des Planeten, während leichte Elemente, vor allem Sauerstoff, Silizium und Aluminium nach oben stiegen. Aus diesen Elementen bildeten sich hauptsächlich silikatische Minerale, aus denen auch die Gesteine der Erdkruste bestehen. Aufgrund ihres vorwiegenden Aufbaus aus Eisen und Silikaten hat die Erde wie alle terrestrischen Planeten eine recht hohe mittlere Dichte von 5,515 g/cm³. Die Erde hat, wie alle Planeten, durch die Eigengravitation ihrer großen Masse annähernd die Form einer Kugel. Durch die Fliehkräfte ihrer ziemlich schnellen Rotation ist sie an den Polen geringfügig abgeplattet. Der Äquatorumfang ist dadurch mit 40.075,004 km um 67,183 km bzw. um 0,17 % größer als der Polumfang mit 39.940,638 km. Der Poldurchmesser ist mit 12.713,500 km dementsprechend um 42,77 km bzw. um 0,34 % kleiner als der Äquatordurchmesser mit 12.756,270 km. Solch ein geometrisches Verhältnis ist das eines Ellipsoids. Der Meeresspiegel (das Geoid) weicht davon nochmals um ± 100 Meter ab. Die Unterschiede im Umfang tragen mit dazu bei, dass es keinen eindeutig höchsten Berg auf der Erde gibt. Nach der Höhe über dem Meeresspiegel ist es der Mt. Everest im Himalaya und nach dem Abstand des Gipfels vom Erdmittelpunkt der auf dem Äquatorwulst stehende Vulkanberg Chimborazo in den Anden. Von der jeweils eigenen Basis an gemessen ist der Mauna Kea auf der vom pazifischen Meeresboden aufragenden großen vulkanischen Hawaii-Insel am höchsten. Wie die meisten festen Planeten und fast alle größeren Monde, z. B. der Erdmond, weist auch die Erde eine deutliche Dichotomie ihrer Oberfläche auf, d. h. eine Zweiteilung in unterschiedlich ausgeprägte Halbkugeln. Die Oberfläche der Erde unterteilt sich in eine Landhemisphäre und eine Wasserhemisphäre. Die Wasserfläche hat in der gegenwärtigen geologischen Epoche einen Gesamtanteil von 70,7 %. Die von der Landfläche umfassten 29,3 % entfallen hauptsächlich auf sieben Kontinente; der Größe nach: Asien, Afrika, Nordamerika, Südamerika, Antarktika, Europa und Australien. Wobei Europa als große westliche Halbinsel Asiens im Rahmen der Plattentektonik wahrscheinlich nie eine selbstständige Einheit gewesen ist. Die kategorische Grenzziehung zwischen Australien als kleinstem Erdteil und Grönland als größter Insel wurde nur rein konventionell festgelegt. Die Fläche des Weltmeeres wird im Allgemeinen in drei Ozeane einschließlich der Nebenmeere unterteilt: In den Pazifik, den Atlantik und den Indik. Die tiefste Stelle, das Witjastief 1 im Marianengraben, liegt 11.034 m unter dem Meeresspiegel. Nach seismischen Messungen ist die Erde hauptsächlich aus drei Schalen aufgebaut: Aus dem Erdkern, dem Erdmantel und der Erdkruste. Diese Schalen sind durch seismische Diskontinuitätsflächen (Unstetigkeitsflächen) voneinander abgegrenzt. Die Erdkruste und der oberste Teil des oberen Mantels bilden zusammen die so genannte Lithosphäre. Sie ist zwischen 50 und 100 km dick und zergliedert sich in große und kleinere tektonische Einheiten, die Platten. Die größten Platten entsprechen in ihrer Anzahl und Ordnung in etwa jener der von ihnen getragenen Kontinente, mit Ausnahme der pazifischen Platte. All diese Schollen bewegen sich gemäß der Plattentektonik relativ zueinander auf den teils aufgeschmolzenen, zähflüssigen Gesteinen des oberen Mantels, der 100 bis 150 km mächtigen Asthenosphäre. Der innere Erdkern ist fest, der äußere geschmolzen und gut 4.000 °C heiß. Ein dreidimensionales Modell der Erde wird, wie alle verkleinerten Nachbildungen von Weltkörpern, Globus genannt.

Atmosphäre

Hauptartikel: Erdatmosphäre Die Erde besitzt eine etwa 640 km hohe Atmosphäre. Deren Masse beträgt 5,13 x 10¹⁸ kg und macht somit knapp ein Millionstel der Erdmasse aus. Der mittlere Luftdruck auf dem Niveau des Meeresspiegels ist 1.013 hPa groß; bei einer mittleren Luftdichte von 1,293 kg/m³. In den bodennahen Schichten besteht die Lufthülle im Wesentlichen aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % Edelgasen. Dazu kommt ein wechselnder Anteil an Wasserdampf (0 – 5 %), der das Wettergeschehen bestimmt. Die auf der Erde gemessenen Temperaturextreme betragen –89,6 °C (gemessen am 21. Juli 1983 in der Wostok-Station in der Antarktis auf 3.420 Metern Höhe, was einer Temperatur von –60 °C auf Meereshöhe entspräche) und +58 °C (gemessen am 13. September 1922 in Al 'Aziziyah in Libyen auf 111 Metern Höhe). Die mittlere Temperatur in Bodennähe beträgt 15 °C; die Schallgeschwindigkeit bei dieser Temperatur beträgt in der Luft am Meeresniveau etwa 340 m/s. Die Erdatmosphäre streut den kurzwelligen, blauen Spektralanteil des Sonnenlichts etwa fünfmal stärker als den langwelligen, roten und bedingt dadurch bei hohem Sonnenstand die Blaufärbung des Himmels. Dass die Oberfläche der Meere und Ozeane vom Weltall aus gesehen blau erscheinen, weswegen die Erde seit dem Beginn der Raumfahrt auch der Blaue Planet genannt wird, ist jedoch auf die stärkere Absorption roten Lichtes im Wasser selbst zurückzuführen. Die Spiegelung des blauen Himmels an der Wasseroberfläche ist dabei nur von nebensächlicher Bedeutung.

Globaler Energiehaushalt

Der Energiehaushalt der Erde wird im Wesentlichen durch die Einstrahlung der Sonne und die Ausstrahlung der Erdoberfläche bzw. Atmosphäre bestimmt, also durch den Strahlungshaushalt der Erde. Der sonstige vorwiegend durch radioaktive Zerfälle erzeugte Energiebeitrag beträgt nur etwa 0,1 %. Die Albedo der Erde beträgt im Mittel 0,367, wobei ein wesentlicher Anteil auf die Wolken der Erdatmosphäre zurückzuführen ist. Dies führt zu einer globalen effektiven Temperatur von 246 K (-27 °C). Die Durchschnittstemperatur am Boden liegt jedoch durch einen starken atmosphärischen Treibhauseffekt bzw. Gegenstrahlung bei etwa 288 K (15 °C), wobei die Treibhausgase Wasser und Kohlendioxid den Hauptbeitrag liefern.

Herkunft des irdischen Wassers

Hauptartikel: Herkunft des irdischen Wassers Die Herkunft des Wassers auf der Erde, insbesondere die Frage, warum auf der Erde deutlich mehr Wasser vorkommt als auf den anderen erdähnlichen Planeten, ist bis heute nicht befriedigend geklärt. Ein Teil des Wassers dürfte durch das Ausgasen der Magma entstanden sein, also letztlich aus dem Erdinneren stammen. Ob dadurch aber die Menge an Wasser erklärt werden kann, ist fragwürdig. Weitere große Anteile könnten aber auch durch Einschläge von Kometen, transneptunischen Objekten oder wasserreichen Asteroiden (Protoplaneten) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels auf die Erde gekommen sein. Messungen des Isotopenverhältnisses von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) deuten dabei eher auf Asteroiden hin, da in Wassereinschlüssen in kohligen Chondriten ähnliche Verhältnisse gefunden wurden wie in ozeanischem Wasser, wohingegen bisherige Messungen dieses Isotopen-Verhältnisses an Kometen und transneptunischen Objekten nur schlecht mit irdischem Wasser übereinstimmten.

Himmelsmechanik

Umlaufbahn

Der mittlere Abstand des Zentrums der Erde vom Zentrum der Sonne ist die große Bahnhalbachse und beträgt etwa 149.597.870 km. Ursprünglich wurde dieser Abstand der Definition der Astronomische Einheit (AE) zugrunde gelegt, die als astronomische Längeneinheit hauptsächlich für Entfernungsangaben innerhalb des Sonnensystems verwendet wird. Der sonnennächster Punkt der Erde, das Perihel, liegt bei 0,983 AE AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 1,017 AE. Sie läuft also auf einer elliptischen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0167 um die Sonne. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt sie 365 d 6 h 9 min 9,54 s, diese Zeitspanne wird auch als Siderischen Jahres bezeichnet. Die Bahnebene der Erde wird als Ekliptik bezeichnet.

Mond

Hauptartikel: Mond Die Erde wird von einem Mond umkreist. Dieser ist im Vergleich zur Erde deutlich größer als es bei den anderen Planeten mit Ausnahme des Pluto/Charon-Systems der Fall ist. Der große Mond ist verantwortlich für die Stabilität der Schiefe der Ekliptik der Erde und damit auch für die guten Bedingungen zum Entstehen von Leben auf der Erde.

Rotation und Gezeiten

Die Erde rotiert einmal in 23 h 56 min 4,09 s um ihre eigene Achse. Analog zum siderischen Jahr wird diese Zeitspanne als ein Siderischer Tag bezeichnet. Aufgrund der Bahnbewegung der Erde entlang ihrer Umlaufbahn und der daraus resultierenden leicht unterschiedlichen Position der Sonne an nacheinander folgenden Tagen ist ein Sonnentag, der als die Zeitspanne zwischen zwei Sonnenhöchstständen (Mittag) definiert ist, etwas größer als ein Siderischer Tag und wird nach Definition in 24 Stunden eingeteilt. Aufgrund der Neigung der Rotationsachse der Erde von 23,44° gegen die Ekliptik werden die Nord- und die Südhalbkugel der Erde an verschiedenen Punkten ihrer Umlaufbahn um die Sonne unterschiedlich beleuchtet, was zu den das Klima der Erde prägenden Jahreszeiten führt. Jahreszeiten Der Mond verursacht auf der Erde Gezeiten. Ebbe und Flut in den Meeren und im Erdmantel bremsen die Erdrotation und verlängern dadurch gegenwärtig die Tage um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr. Die Gezeiten wirken sich auch auf die Landmassen aus, die sich um etwa einen halben Meter heben und senken.
Die Rotationsenergie der Erde wird dabei in Wärme umgewandelt. Der Drehimpuls wird auf den Mond übertragen, dessen Bahn sich dadurch um etwa 4 Zentimeter pro Jahr von der Erde entfernt. Dieser schon lange vermutete Effekt ist seit etwa 1995 durch Laser-Distanzmessungen abgesichert. Die zunehmende Tageslänge kann geologisch anhand von Wachstumsringen in fossilen Korallen nachgewiesen werden. Man findet in diesen Sedimenten eine Spur für jeden Tag, und eine jährliche Regelmäßigkeit, aus der sich die Anzahl der Tage im damaligen Jahr bestimmen lässt. In der Vergangenheit zeigt sich die Zunahme der Tageslänge anhand überlieferter Sonnenfinsternisse, die bei gleich bleibender Tageslänge an einem anderen Ort auf der Erde sichtbar gewesen wären. Extrapoliert man diese Abbremsung in die Zukunft, wird auch die Erde einmal dem Mond immer die gleiche Seite zuwenden, wobei ein Tag auf der Erde dann 47 Mal so lang wäre wie heute. Damit unterliegt die Erde dem gleichen Effekt, der in der Vergangenheit schon zur gebundenen Rotation des Mondes geführt hat. Zu dem Zeitpunkt, an dem diese Korotation eintreten wird, wird das Wechselspiel der Gezeiten beendet sein. Die Flutberge verbleiben dann immer an einem Ort auf der Verbindungslinie Erde-Mond und es wird zu einer dauerhaften Verformung des Erdkörpers kommen, ähnlich dem des Mondes. Diese Überlegungen kann man allerdings als hypothetisch betrachten, da zum einen die Stabilität der Erdrotation nicht gewährleistet ist. Zum anderen wird sich durch den Übergang der Sonne zu einem weißen Zwerg auch das gesamte Sonnensystem verändert haben.

Leben und Klima

weißen Zwerg Die Erde ist bisher der einzige Planet, auf dem Leben bzw. eine Biosphäre nachweisbar ist. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung begann das Leben auf der Erde möglicherweise innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, gleich nach dem Ausklingen eines schweren Bombardements großer Asteroiden, dem die Erde nach ihrer Entstehung vor ca. 4,6 Milliarden Jahren bis etwa vor 3,9 Milliarden Jahren als letzte Phase der Bildung des Planetensystems ausgesetzt war. Nach dieser Zeit hat sich eine stabile Erdkruste ausgebildet und soweit abgekühlt, dass sich Wasser auf ihr sammeln konnte. Die ältesten direkten, allerdings umstrittenen Hinweise auf Leben, die als versteinerte Cyanobakterien gedeutet werden, sind 3,5 Milliarden Jahre alt und wurden in Gesteinen der Warrawoona-Gruppe im Nordwesten Australiens gefunden. 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 hindeuten könnten; bei dem Gestein kann es sich aber auch statt um Sedimente lediglich um ein stark verändertes Ergussgestein ohne derartige Bedeutung handeln. Die ältesten und eindeutigen Lebensspuren auf der Erde sind 1,9 Milliarden Jahre alte fossile Bakterien aus der Gunflint-Formation in Ontario. Die chemische wie die biologische Evolution sind untrennbar mit der Klimageschichte verknüpft. Das Leben wird in seiner Entwicklung von den herrschenden Bedingungen geprägt und hat seinerseits Einfluss auf die Entwicklung und das Erscheinungsbild der Erde. Durch den Stoffwechsel des pflanzlichen Lebens bzw. durch die Photosynthese wurde die Erdatmosphäre mit molekularem Sauerstoff angereichert und bekam ihren oxidierenden Charakter. Zudem wurde die Albedo und damit die Energiebilanz durch die Pflanzendecke merklich verändert.

Klimazonen

Die Erde wird anhand unterschiedlich intensiver Sonneneinstrahlung in Klimazonen eingeteilt, die sich vom Nordpol zum Äquator erstrecken – und auf der Südhalbkugel spiegelbildlich verlaufen. Die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen sind umso stärker, je weiter die Klimazone vom Äquator und vom nächsten Ozean entfernt liegt.

Polarzone

Unter den Polargebieten versteht man zum einen die Region innerhalb des nördlichen Polarkreises, die Arktis, sowie den Kontinent der Antarktis auf der Südhalbkugel der Erde. Besonderes Kennzeichen der Polarregionen sind neben dem kalten Klima mit viel Schnee und Eis der bis zu einem halben Jahr dauernde Polartag mit der Mitternachtssonne bzw. die Polarnacht, aber auch die Polarlichter.

Gemäßigte Zone

Die gemäßigte Klimazone erstreckt sich vom Polarkreis bis zum vierzigsten Breitengrad und wird in eine kalt-, kühl- und warmgemäßigte Zone eingeteilt. Diese Zone weist einen großen Unterschied zwischen den Jahreszeiten auf, der in Richtung der Erdmitte jedoch etwas abnimmt. Ein weiteres Merkmal sind die Unterschiede zwischen Tag und Nacht, die je nach Jahreszeit stark variieren. Diese Unterschiede nehmen, je näher man dem Pol kommt, immer mehr zu. Die Vegetation wird durch Nadel-, Misch- und Laubwälder geprägt, wobei die Nadelwälder in Richtung Äquator immer weniger werden.

Subtropen

Die Subtropen liegen in der geographischen Breite zwischen den Tropen in Äquatorrichtung und den gemäßigten Zonen in Richtung der Pole, ungefähr zwischen 25°-40° nördlicher und südlicher Breite. Diese Gebiete haben typischerweise tropische Sommer und nicht-tropische Winter. Man kann sie unterteilen in trockene, winterfeuchte, sommerfeuchte und immerfeuchte Subtropen. Eine weit verbreitete Definition definiert das Klima dort als subtropisch, wo die Mitteltemperatur im Jahr über 20 Grad Celsius liegt, die Mitteltemperatur des kältesten Monats jedoch unter der Marke von 20 Grad bleibt. Die Unterschiede zwischen Tag und Nacht fallen relativ gering aus. Die Vegetation reicht von der Artenvielfalt, wie sie z.B. im Mittelmeer auftritt, über die Vegetation der trockenen Savanne bis hin zur kargen oder auch völlig fehlenden Vegetation in Wüsten wie der Sahara.

Tropen

Die Tropen befinden sich zwischen dem nördlichen und südlichen Wendekreis. Die Tropen können in die wechselfeuchten und immerfeuchten Tropen unterschieden werden. In den Tropen sind Tag und Nacht immer gleichlang (jeweils 12 Stunden). Jahreszeiten gibt es als Solches nur in den wechselfeuchten Tropen und lassen sich nur in eine Trocken- und Regenzeit unterscheiden. Typisch für die wechselfeuchten Tropen sind die Feuchtsavannen, die sich nördlich und südlich der großen Regenwälder befinden. Sie zeichnen sich durch ihre weiten Grasländer aus. Beispiele sind die afrikanische Savanne und der Bantanal in Südbrasilien und Paraguay. Für die immerfeuchten Tropen, die sich rund um den Äquator befinden, sind die großen, sehr artenreichen Regenwälder, wie z.B. der Amazonas typisch.

Jahreszeiten

Die Jahreszeiten werden in erster Linie von der Einstrahlung der Sonne verursacht und sind in der gemäßigten Zone am stärksten ausgeprägt. Die Unterschiede entstehen durch die Neigung der Erde. Dies hat zur Folge, dass die Sonne zwischen dem nördlichen und südlichen Wendekreis hin- und herwandert (daher auch der Name). Dadurch entstehen auch neben den unterschiedlichen Einstrahlungen auch die Unterschiede zwischen Tag und Nacht. Die Wanderung erfolgt im Jahresrhythmus wie folgt:
- 21. Dezember (Wintersonnenwende): Die Sonne befindet sich auf dem südlichen Wendekreis bzw. auf dem Kreis des Steinbocks. Auf der Nordhalbkugel ist nun der kürzeste und auf der Südhalbkugel der längste Tag des Jahres. Durch die nun folgende geringe Einstrahlung der Sonne auf die Nordhalbkugel beginnt nun der Winter. Am Nordpol beginnt die Polarnacht und am Südpol der Polartag.
- 19. bis 21. März: Tagundnachtgleiche auf nördlicher und südlicher Halbkugel: Frühlingsbeginn im Norden und Herbstbeginn im Süden.
- 21. Juni (Sommersonnenwende): Längster Tag im Norden und kürzester Tag im Süden. Am Nordpol beginnt der Polartag und am Südpol die Polarnacht. Auf der Nordhalbkugel beginnt nun der astronomische Sommer und auf der Südhalbkugel der astronomische Winter. Die Sonne befindet sich am nördlichen Wendekreis (Kreis des Krebses).
- 22. oder 23. September: Tagundnachtgleiche: Im Norden beginnt der Herbst, im Süden der Frühling. Die Sonne ist auf Höhe des Äquators. Zwischen den beiden Wendekreisen, wo sich die Tropen befinden gibt es kaum Unterschiede zwischen den Jahreszeiten, da die Sonne dort immer im Zenit steht.

Einfluss des Menschen

Die ersten Menschen lebten als Jäger und Sammler. Mit der Neolithischen Revolution begannen im Vorderen Orient (11.), in China (8.) und im mexikanischen Tiefland (6. Jahrtausend vor Christus) Ackerbau und Viehzucht. Die Kulturpflanzen verdrängten die natürliche Pflanzenwelt. Im Zuge der Industrialisierung wurden weiträumige Landflächen in Industrie- und Verkehrsfläche umgewandelt. Die Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und Klima haben heute durch den zunehmenden Einfluss des Menschen eine neue Quantität erreicht. Während im Jahr 1920 circa 1,8 Milliarden Menschen die Erde bevölkerten, wuchs die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2000 auf 6,1 Milliarden an. In den Entwicklungsländern ist für die absehbare Zukunft weiterhin ein starkes Bevölkerungswachstum zu erwarten, während in vielen hoch entwickelten Ländern die Bevölkerung stagniert oder nur sehr langsam zunimmt, deren industrieller Einfluss auf die Natur aber weiterhin wächst. Siehe auch: Klimazonen

Siehe auch

- Liste aller Länder und Staaten der Erde
- Biosphäre 2
- Magnetismus
- Jahreszeiten
- Satellit
- Geowissenschaften
- Envisat (ESA-Umweltsatellit)
- Merkurtransit, Venustransit
- Die Erde in Daten und Zahlen
- Nasa World Wind (Computerprogramm)
- Google Earth (Computerprogramm)

Literatur

- David Oldroyd: Die Biographie der Erde. Zweitausendeins 1998. ISBN 3-86150-285-2
- J. D. Macdougall: Eine kurze Geschichte der Erde. Econ Taschenbuchverlag 2000. ISBN 3-612-26673-X
- Cesare Emilliani: Planet Earth. Cosmology, Geology, and the Evolution of Live and Environment. Cambridge University Press 1992.

Weblinks

- [http://www.uni-muenster.de/MineralogieMuseum/vulkane/Vulkan-3.htm Bau der Erde und Vulkanismus]
- [http://www.raumfahrer.net/planeterde Raumfahrer.net Sonderseite: Planet Erde]
- [http://www.kowoma.de/gps/geo/mapdatum.htm Ellipsoide, Geoide und topografische Oberflächen]
- [http://home.arcor.de/m.panitzki/html/navigation/index_navigation.htm Ellipsoide, Geoide und topografische Oberflächen II]
- Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=050202.rm Wie schnell entstand die Erde?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=020414.rm Warum ist die Erde warm?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=010204.rm&g2=1 Wie alt ist die Erde?] Kategorie:Erde ja:地球 ko:지구 ms:Bumi simple:Earth th:โลก zh-min-nan:Tē-kiû

Indogermanische Sprachfamilie

Die indogermanische Sprachfamilie, von der nicht deutschsprachigen Philologie eher als indoeuropäische Sprachfamilie bezeichnet, deren Vokabular Übereinstimmung bei Flexion, Numerus, Genus und Ablaut aufweist, ist die mittlerweile vor allem auf Grund der Kolonisation meistverbreitete Sprachfamilie auf der Welt mit mehr als 2,5 Mrd. Muttersprachlern.

Der Begriff „indogermanisch“

Bei der Bildung der Bezeichnung Indogermanisch im 19. Jahrhundert gingen die Sprachforscher von den beiden Sprachgruppen aus, die damals als die räumlich am weitesten voneinander entfernten angesehen wurden, d. h. der indischen im Osten und im Westen der germanischen Gruppe (mitsamt des Isländischen). Die keltischen Sprachen wurden damals aufgrund grammatikalischer Besonderheiten noch nicht als indogermanisch angesehen und das Tocharische weiter östlich wurde erst 1890 entdeckt. Die Bezeichnung Indogermanisch wurde im deutschen Sprachraum, der in dieser Forschungsdisziplin weltweit immer noch führend ist, beibehalten. In anderen Sprachen wird hingegen die Bezeichnung Indoeuropäisch (IE) verwendet. Der amerikanische Linguist Merritt Ruhlen benutzt die Bezeichnung Indo-Hethitisch, um eine vorgebliche Sonderstellung des Hethitischen bzw. der anatolischen Sprachgruppe innerhalb des Indogermanischen zu betonen. Ein solcher Stammbaum wird jedoch (zumindest in der weitreichenden Form) von den meisten anderen Forschern abgelehnt. Heute nehmen viele Forscher aber an, dass sich die anatolischen Sprachen tatsächlich als erste von der Ursprache abgespalten haben.

Ursprung und Entwicklung

Die indogermanischen Sprachen sind nach Meinung der Indogermanistik im linguistischen Sinne genetisch verwandt. Dass ihre Ähnlichkeit nur auf typologischer Angleichung nach Art eines Sprachbunds zustande kam, kann ausgeschlossen werden. Ende des 18. Jahrhunderts erkannte der englische Orientalist William Jones aus Ähnlichkeiten zwischen dem Sanskrit und einigen europäischen Sprachen wie Litauisch, dass es für diese Sprachen eine gemeinsame Wurzel gibt. Der Deutsche Franz Bopp brachte 1816 in seinem Buch Über das Konjugationssystem der Sanskritsprache in Vergleichung mit jenem der griechischen, lateinischen, persischen und germanischen Sprache den methodischen Beweis für die Verwandtschaft dieser Sprachen und gilt zumindest im deutschsprachigen Raum als Entdecker des Indogermanischen. Diese indogermanische Ursprache ließ sich sprachwissenschaftlich rekonstruieren, obwohl aus dieser Zeit keine Schriftdokumente vorliegen. Für die Sprachen, die auf das Indogermanische zurückgehen, lässt sich auf der Grundlage der Forschungsergebnisse des deutschen Linguisten August Schleicher ein „Stammbaum“ darstellen, der den Ursprung und die Verwandtschaftsstruktur dieser Sprachen wiedergibt. In diesem „Stammbaum“ gibt es sowohl gesicherte als auch spekulative Verzweigungen; letztere betreffen insbesondere ausgestorbene Sprachen, die keine Nachfolgesprachen hinterlassen haben. Schleicher versuchte das hypothetische Protoindogermanische zu rekonstruieren, indem er sich ursprünglicher Formen diverser indogermanischer Sprachen bediente. Daraus entstand eine Übersetzung der sog. indogermanischen Fabel „Das Schaf und die Pferde“ als „Avis akvasasca“. Man muss sich aber darüber im Klaren sein, dass solche Sprachrekonstruktion in der Regel zu Wortwurzeln einerseits und morphologischen und phonologischen Erscheinungen andererseits führen. Auch syntaktische Merkmale des Indogermanischen konnten mit Einschränkungen rekonstruiert werden. Eine Grundsprache im Sinne eines kommunikativen Verständnisses wird mit dieser Rekonstruktion jedoch nicht erreicht. Ausgehend von Wortstämmen, die allen indogermanischen Sprachen gemeinsam sind, wurde weiterhin in Zusammenarbeit mit der Archäologie versucht, das Ursprungsgebiet der Indogermanen zu bestimmen. Dabei wurden sowohl Ostanatolien, Gebiete nördlich des Schwarzen Meeres oder Südosteuropa vorgeschlagen. Von den zahlreichen Hypothesen über diese Urheimat der Indogermanen, beispielsweise Kurgan-These, Anatolien-These ist keine allgemein akzeptiert. Einige Wissenschaftler stellen den Migrationsmodellen die Konzeption eines ausgedehnten indogermanischen Sprachkontinuums gegenüber. Es ist sogar strittig, ob eine 'Urheimat' überhaupt definiert werden kann, weil schon deren Existenz nicht gesichert werden könne, geschweige denn eine auch nur mehr als vage zeitliche und räumliche Ansetzung möglich sei. Auch die Methodik der Glottochronologie liefert nur vermeintlich exakte Daten. Sie versucht an Hand einer Testliste von Begriffen, die in möglichst vielen Sprachen vorhanden sind, Verwandtschaftsbeziehungen von Sprachen festzustellen: je größer der Prozentsatz an als verwandt vermuteten Wörtern der Liste, desto enger seien die Sprachen verwandt. Unter der Hypothese einer konstanten Ersetzungsrate (früher für alle Sprachen, heute je Einzelsprache oder gar Einzelwort) wird der Verlust an gemeinsamem Wortbestand in einem belegbaren Zeitraum mit verschiedenen Methoden einfach zurückprojiziert. Daraus ergäbe sich dann automatisch der zeitliche Abstand der Trennung der Schwestersprachen. Kritisiert an dieser Methodik wird v. a. die Überzeugung, dass für die verschiedenen Stufen der Ausgliederung eine absolute Chronologie bestimmt werden könne. Dies gilt auch für die in der Presse stark beachtete Berechnung von Gray/Atkinson von der Universität Auckland (Neuseeland) aus dem Jahr 2003, die mit Computerprogrammen der Bioinformatik arbeitet. Wahrscheinlich lassen sich sprachliche Rekonstruktionen nur in der Zusammenarbeit von Sprachwissenschaft und Archäologie erarbeiten. Ob die Humangenetik dabei eine Rolle spielen kann, ist umstritten. Populationsgenetiker wie Luigi Cavalli-Sforza versuchen nachzuweisen, dass sich zwischen der genetischen Verwandtschaft auch weit auseinander lebender Bevölkerungsgruppen (z. B. Balten und Hindi) und sprachlicher Verwandtschaft Parallelen ziehen lassen. Vermutungen zu entfernter Verwandtschaft wurden zu beinahe allen Sprachen der Welt angestellt. Die engste Verwandtschaft wird auf Grund grammatisch-morphologischer Gemeinsamkeiten mit den uralischen Sprachen angenommen. Darüber hinaus wird eine lose Verwandtschaft mit unter anderem Afro-Asiatischen Sprachen, sowie mit den altaischen Sprachen angenommen und unter dem Begriff Nostratisch untersucht. Eine überholte Unterteilung der indogermanischen Sprachen erfolgte früher nach dem Zahlwort für „hundert", der erschlossenen Urform
- kmtom, siehe Kentumsprachen.

Untergruppen

Zu den indogermanischen Sprachen gehören die folgenden Gruppen lebender und ausgestorbener (†) Sprachen:
- Indogermanische Ursprache †
- Albanisch
- Anatolische Sprachen †
- Armenisch
- Baltische Sprachen
- Ostbaltische Sprachen
- Westbaltische Sprachen (Altpreußisch) †
- Germanische Sprachen
- Nordgermanische Sprachen
- Ostgermanische Sprachen †
- Westgermanische Sprachen
- Griechisch
- Illyrisch †
- Indoiranische Sprachen
- Indoarische Sprachen
- Iranische Sprachen
- Italische Sprachen
- Latino-faliskische Sprachen (mit Latein und den romanischen Sprachen)
- Oskisch-umbrische Sprachen †
- Keltische Sprachen
- Festlandkeltische Sprachen †
- Inselkeltische Sprachen
- Phrygisch †
- Slawische Sprachen
- Ostslawische Sprachen
- Westslawische Sprachen
- Südslawische Sprachen
- Thrakisch †
- Tocharisch †
- Venetisch †

Verwandtschaftsverhältnisse

Schon oft wurde versucht, die eben genannten Untergruppen zu größeren Einheiten zusammenzufassen. Nur in seltenen Fällen konnten sich diese Theorien in der Fachwelt durchsetzen, so z. B. die Zusammenfassung der indoarischen und der iranischen Sprachen zu den "indoiranischen Sprachen". Erwogen wurden, um nur einige wenige Beispiele zu nennen, eine "balto-slawische" Sprachgruppe (balto-slawische Hypothese), die Abstammung des Albanischen vom Illyrischen, eine nähere Verwandtschaft zwischen den italischen und den keltischen Sprachen, die Zuordnung des Venetischen sowohl zum Illyrischen als auch zu den italischen Sprachen, eine "thrakisch-phrygische" Sprachgemeinschaft und vieles mehr. Da bisher keine dieser Theorien stichhaltig nachgewiesen werden konnte, wurde in der Liste oben darauf verzichtet, genauere Zuordnungen vorzunehmen, d. h. "Streitfälle" stehen oben als Einzelgruppen und ohne Hinweise auf vermutete Verwandtschaftsverhältnisse. Wer mehr dazu wissen will, kann sich in den Artikeln über die einzelnen Untergruppen genauer informieren.

Siehe auch

- Indogermanische Wortwurzeln
- Indogermanische Ursprache

Literatur

- Robert S. P. Beekes: Comparative Indo-European Linguistics. An Introduction, Benjamins, Amsterdam 1995, ISBN 1-55619-505-2
- Frederik Bodmer: Die Sprachen der Welt, Parkland-Verlag, Köln 1997, ISBN 3-88059-880-0 (Schlechte Populärwissenschaft mit zahllosen sehr ärgerlichen Fehlern bei allen behandelten Themen (nicht nur der Indogermanistik), im Großen ebenso wie im Détail. Untauglich.)
- Luigi Luca Cavalli-Sforza: Gene, Völker und Sprachen. Die biologischen Grundlagen unserer Zivilisation, dtv, München 2001, ISBN 3-423-33061-9
- Cowgill, Waren 1986 Indogermanische Grammatik, I: Einleitung; II: Lautlehre; begr. v. Jerzy Kuryłowicz, hrsg. v. Manfred Mayrhofer, (=Indogermanische Bibliothek: Reihe 1, Lehr- und Handbücher), Heidelberg: Winter.
- Delbrück, Bertold 1919 Einleitung in das Studium der indogermanischen Sprachen. Ein Beitrag zur Geschichte und Methodik der vergleichenden Sprachforschung, (=Bibliothek indogermanischer Grammatiken, IV). 6. Aufl. Leipzig: Breitkopf & Härtel - Beste Darstellung der Wissenschaftsgeschichte mit allen Details im frühen 19. Jh.
- Thomas W. Gamkrelidse, Wjatscheslaw Iwanow: Die Frühgeschichte der indoeuropäischen Sprachen, In: Spektrum der Wissenschaft. Dossier: Die Evolution der Sprachen, 1/2000, S. 50-57, ISSN 09477934
- Marija Gimbutas: The Kurgan Culture and the Indo-Europeanization of Europe. Selected Articles Form 1952 to 1993, Institute for the Study of Man, Washington 1997, ISBN 0-941694-56-9
- Marija Gimbutas: Das Ende Alteuropas. Der Einfall von Steppennomaden aus Südrussland und die Indogermanisierung Mitteleuropas, In: Archeolingua, Budapest 1994 (series minor, 6)
- Werner König: dtv-Atlas deutsche Sprache, 14. Auflage, dtv, München 2004, ISBN 3-423-03025-9
- James P. Mallory: In Search of the Indo-Europeans. Language, Archaeology and Myth, Thames & Hudson, London 1991, ISBN 0-500-27616-1
- James P. Mallory, D. Q. Adams (Hrsg.): Encyclopedia of Indo-European Culture, Fitzroy Dearborn, London 1997, ISBN 1-884964-98-2
- Michael Meier-Brügger: Indogermanische Sprachwissenschaft, 8. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-017243-7 (Ursprünglich von Hans Krahe. Gegenwärtig die umfassendste Darstellung, mit vorzüglicher Bibliographie zu sämtlichen Einzelthemen)
- Colin Renfrew: Die Indoeuropäer - aus archäologischer Sicht, In: Spektrum der Wissenschaft. Dossier: Die Evolution der Sprachen, 1/2000, S. 40-48, ISSN 09477934
- Colin Renfrew: Archaeology and Language. The Puzzle of Indo-European Origins, University Press, Cambridge 1995, ISBN 0-521-38675-6
- August Schleicher: Compendium der vergleichenden Grammatik der indogermanischen Sprachen, Böhlau, Weimar 1861/62, Nachdruck: Olms, Hildesheim 1974, ISBN 3-487-05382-9
- Reinhard Schmoeckel: Die Indoeuropäer, Bastei Lübbe, Bergisch Gladbach 1999, ISBN 3-404-64162-0
- Szemerényi, Oswald: Einführung in die vergleichende Sprachwissenschaft, wb Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt, 1989, ISSN 0724-5009, ISBN 3-534-04216-6. Sehr gute und umfangreiche wissenschaftliche Darstellung von Entwicklung und Verwandtschaftsverhältnissen der einzelnen indogermanischen Sprachen, referiert u. a. über die Entwicklung der Kasus, der Genus, der unterschiedlichen Konjugationen, des Lautsystems etc. Anfängern ist es allerdings nicht zu empfehlen.
- Eva Tichy: Indogermanistisches Grundwissen, Hempen Verlag, Bremen 2000, ISBN 3-934106-14-5 (Augenblicklich beste Einführung, nicht nur für Studierende. Im Gegensatz zu Meier-Brügger kein Abschnitt zur Syntax, aber ausführliche Diskussion der Entstehung des Systems der drei grammatischen Geschlechter, insbesondere des Femininums, im Indogermanischen. - Reiche weiterführende Literaturangaben. Als Leitfaden fürs (Selbst-)Studium bestens geeignet.)

Weblinks

- http://pages.unibas.ch/klaphil/idg/texte/ie.html - Indogermanisch oder Indoeuropäisch?
- http://www.zeit.de/archiv/2001/51/200151_sprachgen.xml - Wie Gene die Lippen spitzen
- http://www.civisdigitalis.de/em/info/archive_article.asp?article=121003 - Das große Rätsel der indoeuropäischen Sprache – neuer Disput um Alter und Herkunft
- http://static.unilang.org/resources/other/languagefamily_ie.jpg - Stammbaum der indogermanischen Sprachfamilie
- http://www.dabis.at/Anwender.htm/Alscher/contents.htm - The Ergativic Stage of Early Proto-Indoeuropean - Written by Hans-Joachim Alscher Kategorie:Sprachfamilie ja:インド・ヨーロッパ語族 zh-cn:印欧语系

Sonnensystem

Das Sonnensystem, auch Solarsystem oder manchmal auch unser Planetensystem genannt, ist die Sonne mit ihren Planeten, Monden, Kleinplaneten, Kometen und Kleinkörpern wie den Meteoroiden, sowie die Gesamtheit aller Gas- und Staubteilchen, die durch die Anziehungskraft der Sonne zu einem System zusammengehalten werden. Dem Planetensystem der Sonne gehört auch unsere Erde an.

Aufbau

Im Zentrum des Sonnensystems befindet sich als Zentralstern die Sonne mit etwa 1,39 Millionen Kilometern Durchmesser, in der fast 99,9 % der Gesamtmasse des Systems konzentriert sind. Um die Sonne herum bewegen sich hauptsächlich die Planeten (siehe auch Tabelle der Planeten). Im Allgemeinen spricht man von den neun Planeten; dem im Mittel am weitesten entfernten Planeten Pluto wird jedoch seit der Entdeckung anderer Plutinos (ähnlich große Objekte mit vergleichbaren Bahneigenschaften) der Planetenstatus mehr und mehr aberkannt. 2003 wurde ein Objekt entdeckt, das größer als Pluto ist und sich am äußersten Rand unseres Sonnensystems befindet: 2003 UB₃₁₃. Sowohl die Entdecker als auch die NASA stufen das Objekt aufgrund seiner Größe als Planeten ein; die IAU hat jedoch in einer Erklärung mitgeteilt, dass dieses Objekt zumindest bis zu einer neuen klaren Definition für Planeten (welche im Sommer 2006 beschlossen werden soll) nicht als Planet anerkannt wird. Weitere Mitglieder des Sonnensystems sind Millionen von Asteroiden (auch Planetoiden oder Kleinplaneten genannt) und Kometen, die vorwiegend in drei Zonen des Sonnensystems anzutreffen sind, dem Asteroidengürtel, dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke. Der Sonne am nächsten befinden sich die inneren, erdähnlichen Planeten Merkur (Abstand zur Sonne 57,9×10⁶ km, bzw. 0,39 AE), Venus (108,2×10⁶ km, 0,72 AE), Erde (149,6×10⁶ km, 1 AE) und Mars (227,9×10⁶ km, 1,52 AE). Ihr Durchmesser beträgt zwischen 4878 km und 12756 km, ihre Dichte zwischen 3,95 g/cm³ und 5,52 g/cm³. Zwischen Mars und Jupiter befindet sich der so genannte Asteroidengürtel, eine Ansammlung von Kleinplaneten. Die meisten dieser Asteroiden sind nur wenige Kilometer groß (siehe Liste der Asteroiden) und nur wenige haben einen Durchmesser von 100 km oder mehr. Ceres ist mit ca. 960 km der größte dieser Körper. Ihre Bahnen sind teilweise stark elliptisch, einige kreuzen sogar die Merkur- (Icarus) beziehungsweise Uranusbahn (Chiron). Zu den äußeren Planeten zählen die Gasriesen Jupiter (778,3×10⁶ km, 5,2 AE), Saturn (1,429×10⁹ km, 9,53 AE) sowie die Planeten Uranus (2,875×10⁹ km, 19,2 AE) und Neptun (4,504×10⁹ km, 30,1 AE) mit Dichten zwischen 0,7 g/cm³ und 1,66 g/cm³ sowie Pluto (5,900×10⁹ km, 39,5 AE). Seit den 1990ern hat man mehr als 500 Objekte gefunden, die sich jenseits der Neptunbahn bewegen. Diese Objekte bilden den Kuipergürtel, der sich in einem Abstand von 6-7,5 Milliarden km (30-50 AE) zur Sonne befindet und ein Reservoir für die Kometen mit mittleren Umlaufperioden ist. Die Objekte dieser Zone sind wahrscheinlich nahezu unveränderte Überbleibsel aus der Entstehungsphase des Sonnensystems, man nennt sie deshalb auch Planetesimale. Jenseits des Kuipergürtels befindet sich bis zu einem Abstand von etwa 1,5 Lichtjahren (zirka 100.000 AE) die Oortsche Wolke. Man vermutet, dass aus dieser durch Gravitationsstörungen gelegentlich vorbeiziehender Sterne Körper herausgerissen werden und als langperiodische Kometen in die inneren Bereiche des Sonnensystems gelangen. Einige dieser Kometen verbleiben dann auf stark elliptischen Bahnen in der Nähe der Sonne, andere werden von den Planeten, insbesondere von Jupiter, gestört und abgelenkt, so dass sie aus dem Sonnensystem katapultiert werden oder auf Planeten oder in die Sonne stürzen. Den Rand unseres Sonnensystems bildet die Heliopause, die Grenzschicht zwischen Sonnenwind und interstellarem Medium. Man vermutet sie in einer Entfernung von ungefähr 150 AE, das dem 150fachen des Abstands Erde-Sonne oder dem 4fachen von Pluto-Sonne entspricht, der genaue Abstand ist jedoch bis heute nicht bekannt. Die inneren Planeten sowie Jupiter und Saturn waren schon in der Antike bekannt. Sie wurden von den Römern als Götter betrachtet und sind nach diesen benannt. Uranus, Neptun und Pluto wurden zwischen 1781 und 1930 entdeckt und ebenfalls nach römischen Göttern benannt. Innerhalb der von den einzelnen Planeten beherrschten Gravitationsfeldern – ihrer Hill-Späre – befinden sich, außer bei Merkur und Venus, kleinere Himmelskörper als umlaufende Begleiter. Nach dem altbekannten Mond der Erde werden sie analog ebenfalls als Monde, aber auch gleichbedeutend für Begleiter als Trabanten oder Satelliten bezeichnet. Sie sind bis auf den Erdmond und den Plutomond Charon wesentlich kleiner als ihr Planet. Eine definitiv untere Grenzgröße, ab der man nicht mehr von einem Mond spricht, wurde wie bei den Planeten bisher noch nicht offiziell festgelegt. Da astronomische Dimensionen für die meisten Menschen schwer vorstellbar sind, ist ein maßstabsgerecht verkleinertes Modell unseres Sonnensystems hilfreich, um sich die Größenverhältnisse und Distanzen der Objekte unseres Sonnensystems zu veranschaulichen.

Das Sonnensystem im Milchstraßensystem

Die Sonne mit ihren Begleitern ist wie alle Sterne Teil eines Sternsystems. Sie ist mit mindestens 100 Milliarden (manche Schätzungen gehen bis 400 Milliarden) weiteren Sternen ein Mitglied des Milchstraßensystems, der Galaxis, einer Spiralgalaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Das Sonnensystem befindet sich zwischen zwei der spiralförmigen Sternkonzentrationen, zwischen dem Perseusarm und dem Sagittariusarm, in einer lokalen Abzweigung, dem Orionarm. Es ist etwa 26.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt und umkreist es mit einer Geschwindigkeit von rund 220 km/s binnen zirka 230 Millionen Jahren, einem galaktischen Jahr. Die Lage der mittleren Bahnebene der Planeten des Sonnensystems entspricht nicht der Äquatorebene der Galaxis, sondern ist sehr stark dagegen geneigt. Der Nordpol der Erdbahnebene liegt an der Himmelsphäre nur etwa 30 Grad vom galaktischen Äquator in dem am Nachthimmel schimmernden Band der Milchstraße entfernt, im Sternbild Drache. Der südliche Ekliptikpol liegt im Sternbild Schwertfisch. Der Nordpol der Galaxis befindet sich 30 Grad über der Ekliptik im Sternbild Haar der Berenike, und der galaktische Südpol im Sternbild Bildhauer. Das Zentrum der Galaxis liegt nahe der Erdbahnebene, perspektivisch im Sternbild Schütze. Von der hellen zentralen Verdickung, der Bulge, ist jedoch in dem für das menschliche Auge sichtbaren Lichtspektrum nicht viel zu sehen, da sie im Scheibenbereich auch von großen Mengen interstellaren Staubes umgeben ist. Der Drehsinn des Milchstraßensystems um sein Zentrum stimmt nicht mit dem Umlaufsinn der Planeten um die Sonne überein. Die Rotation der galaktischen Scheibe erfolgt von Norden gesehen im Uhrzeigersinn, so, als würden die Spiralarme von der Rotation des Zentralbereiches nachgeschleppt; ihr Drehsinn ist gemessen am Sonnensystem gewissermaßen „gegenläufig“. Der sonnennächste Stern ist Proxima Centauri. Sein Abstand zum Sonnensystem beträgt etwa 4,24 Lichtjahre bzw. 268.000 Astronomische Einheiten. Als Grund der Spiralstruktur in der Verteilung der Sterne vermuten viele Astronomen Dichtewellen noch unbekannter Ursache, an denen die Gas- und Staubmassen der galaktischen Scheibe während deren Rotation auflaufen und dadurch zu der Bildung neuer Sterne angeregt werden. Manche Astronomen machen für die anscheinend periodisch auftretenden Massensterben ein erheblich verstärktes Bombardement von Kometen verantwortlich, die bei den regelmäßigen Begegnungen des Sonnensystems mit diesen Dichtewellen in der Oortschen Wolke aus der Bahn gebracht wurden. Die galaktische Region, in der sich das Sonnensystem befindet, ist von interstellarem Staub weitgehend frei. Es ist die sogenannte lokale Blase (engl.: local bubble). Sie erstreckt sich ungefähr 200 Lichtjahre entlang der galaktischen Ebene und etwa 600 Lichtjahre senkrecht dazu. Diese große Blase besteht aus sehr heißem und extrem verdünntem Gas, hauptsächlich Wasserstoff., das uns diesen Staub fern hält. Durch die extrem geringe Dichte von ungefähr 5.000 Teilchen je Kubikmeter bzw. 5 Teilchen je Liter ist seine Temperatur von etwa 4 Millionen Grad Celsius kein Problem für uns. Außerdem wird im Einflussbereich der Sonne der größte Teil dieses Gases durch den ihm entgegenstürmenden Sonnenwind mit abgeschirmt. Entdeckt wurde die Blase durch eine intensive Röntgenstrahlung, die aufgrund der hohen Temperatur von ihr ausgeht. Vor der Röntgenstrahlung schützt uns die Erdatmosphäre, daher konnte die heiße Blase erst von satellitengetragenen Röntgenteleskopen entdeckt werden. Die Entstehung der Blase wird den Druckwellen von etwa 10 Supernovae zugeschrieben, die demnach vor rund 4 Millionen Jahren in einer dichten Staubwolke explodiert sind. Solche Explosionen waren vermutlich auch an der Entstehung des Sonnensystems beteiligt, indem sie die Urwolke des späteren Sonnensystems durch ihre Druckwellen entscheidend vorkomprimierten. Eine noch größere Blase wurde 500 Lichtjahren von uns entfernt in Richtung des Sternbildes Skorpion entdeckt und Loop I genannt. Sie hat einen Durchmesser von etwa 1.000 Lichtjahren. In ihrem Zentrum befindet sich die junge, sogenannte Scorpio-Centaurus-Assoziation. Es wird vermutet, dass das Milchstraßensystem von Hunderten solch heißer Blasen durchsetzt ist.

Die Entstehung des Sonnensystems

Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren bewegte sich an Stelle unseres Sonnensystems eine ausgedehnte Materiewolke um das Zentrum der Galaxis. Die Wolke bestand zu über 99 % aus den Gasen Wasserstoff und Helium sowie einem geringen Anteil aus nur mikrometergroßen Staubteilchen, die sich aus schwereren Elementen und Verbindungen, wie Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, anderen Kohlenstoffverbindungen, Ammoniak und Siliziumverbindungen zusammensetzten. Der Wasserstoff und der überwiegende Teil des Heliums war bereits beim Urknall entstanden. Die schwereren Elemente und Verbindungen wurden im Innern von Sternen erzeugt und bei deren Explosion freigesetzt. Teile der Materiewolke zogen sich infolge der eigenen Schwerkraft zusammen und verdichteten sich. Den Anstoß hierzu könnte die Explosion einer relativ nahen Supernova gegeben haben, deren Druckwellen durch die Wolke wanderten. Diese Verdichtungen führten zu der Bildung von vermutlich mehreren hundert oder gar tausend Sternen in einem Sternhaufen, der sich wahrscheinlich nach einigen hundert Millionen Jahren in freie Einzel- oder Doppelsterne auflöste. Im Folgenden wird die Entwicklung desjenigen „Fragments“ der Materiewolke betrachtet, aus dem sich unser Sonnensystem bildete. Da bei der Kontraktion der Drehimpuls erhalten bleiben muss, hat sich eine schon minimal existierende Rotation der kollabierenden Wolke erhöht, ähnlich wie eine Eiskunstläuferin durch Anlegen der Arme eine schnelle Rotation erreicht. Die dabei entstehenden, nach außen wirkenden Fliehkräfte führten dazu, dass sich die Wolke in den Außenbereichen zu einer rotierenden Scheibe ausbildete. Fast die gesamte Materie der Wolke stürzte jedoch in das Zentrum und bildete einen Protostern, der weiter kollabierte. Im Innern dieses Gaskörpers stiegen Druck und Temperatur so weit an, bis ein Kernfusionsprozess gezündet wurde, bei dem Wasserstoffkerne zu Heliumkernen verschmelzen. Die dabei freigesetzte Energie erzeugte einen Strahlungsdruck, welcher der Gravitation entgegenwirkte und die weitere Kontraktion aufhielt. Ein stabiler Stern - unsere Sonne - war entstanden. Gravitation In der verbleibenden protoplanetare Scheibe führte nach dem bisherigen Modell die Verklumpung von Staubteilchen (Koagulation) zur Bildung von Planetesimalen, den Bausteinen der Planeten. Diese kilometergroßen Gebilde besaßen genug Masse, um sich durch ihre Gravitation mit anderen Planetesimalen zu größeren Objekten zu vereinigen. Nach neueren Modellen könnten auch gravitative Instabilitäten zu sich selbst verstärkenden Massekonzentrationen und damit zur Bildung von Planetesimalen führen. Dabei verlief das Wachstum nicht gleichmäßig. Die schwersten Objekte übten die größten Gravitationskräfte aus, zogen Materie aus einem weiten Umkreis an und konnten so noch schneller wachsen. Der „Protojupiter“ störte schließlich mit seinem Gravitationsfeld andere Planetesimale und beeinflusste deren Wachstum. Offensichtlich verhinderte er auch die Bildung eines größeren Körpers zwischen der Mars- und Jupiterbahn, was zur Entstehung des Asteroidengürtels führte. Einen maßgeblichen Einfluss auf die Prozesse der Planetenentstehung hatte der Abstand der Protoplaneten zur jungen Sonne. In Sonnennähe kondensierten schwerflüchtige Elemente und Verbindungen aus, während leichtflüchtige Gase durch den kräftigen Sonnenwind weggerissen wurden. Hier entstanden die inneren Planeten, Merkur, Venus, Erde und Mars mit festen silikatischen Oberflächen. In den kälteren Außenregionen konnten die entstehenden Planeten auch die leichtflüchtigen Gase, wie Wasserstoff, Helium und Methan festhalten. Hier bildeten sich die „Gasriesen“ Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Ein Teil der Materie, der nicht von den Planeten eingefangen wurde, verband sich zu kleineren Objekten, den Kometen und Asteroiden. Da diese Himmelskörper seit der Frühzeit des Sonnensystems nahezu unverändert blieben, kann deren Erforschung wichtige Hinweise zu dessen Entstehungsgeschichte liefern. Ebenfalls sehr wertvolle Erkenntnisse brachte die Untersuchung von Meteoriten. Dies sind Bruchstücke von Planetoiden, die ins Schwerefeld der Erde gerieten. Auch wenn die Grundprinzipien der Planetenentstehung bereits als weitgehend verstanden gelten, gibt es doch noch zahlreiche offene und nicht unwesentliche Fragen. Eines der Probleme ist die paradox erscheinende Verteilung des Drehimpulses auf die Sonne und die Planeten, denn der Zentralkörper enthält fast 99,9% der Masse des gesamten Systems, besitzt aber nur etwa 0,5% des Drehimpulses; der Hauptanteil daran steckt im Bahndrehimpuls ihrer Begleiter. So ist auch die Neigung der Äquatorebene der Sonne gegenüber der mittleren Bahnebene der Planeten von etwa 7° ein Rätsel. Aufgrund ihrer überaus dominierenden Masse dürfte die Sonne (anders als zum Beispiel die Erde) durch die Wechselwirkung mit ihnen kaum ins Taumeln geraten. Möglicherweise hatte sie in ihrer Frühzeit einen Zwergstern als Begleiter oder erhielt „Besuch“ von einem Nachbarstern des ursprünglichen Sternhaufens, der durch seine Anziehung die protoplanetare Scheibe um etwa 7° kippte, während die Sonne aufgrund ihrer geringen räumlichen Ausdehnung weitgehend unbeeinflusst blieb (C. H. Heller 1993, P. Kroupa 1995).

Merksatz zur Reihenfolge der neun Planeten

Von der Sonne aus gesehen: :„Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere neun Planeten.“ Hauptartikel: Liste der Merksprüche

Siehe auch

- Astronomisches Objekt
- Ekliptik
- Entstehung des Mondes
- Meteor
- Meteorit
- Meteoroid
- Planetensystem
- Sternensystem
- Tabellarische Übersicht über die Planetendaten

Literatur

- Gürtler, J. und Dorschner, J.: Das Sonnensystem. Wissenschaftliche Schriften zur Astronomie. J. A. Barth Verlag, Leipzig - Berlin - Heidelberg (1993), ISBN 3335002814
- Heller, C. H., 1993, Encounters with protostellar disks. I - Disk tilt and the nonzero solar obliquity, ApJ 408, 337
- Kroupa, P., 1995, The dynamical properties of stellar systems in the Galactic disc, MNRAS 277, 1507 [http://de.arxiv.org/pdf/astro-ph/9508084 PDF bei arXiv]
- Duden Schülerlexikon Astronomie (ISBN 3411714913) / in diesem Buch wird alles über die Astronomie, das Sonnensystem und die Raumfahrt beschrieben

Weblinks

- [http://www.wappswelt.de/tnp/nineplanets/nineplanets.html „Die neun Planeten“]
- [http://www.solarviews.com/germ/homepage.htm „Ansichten des Sonnensystems“]
- [http://www.michaelschultz.de/ Animation des Sonnensystems]
- [http://celestia.sourceforge.net Celestia], freie 3D echtzeit Weltraumsimulation (OpenGL)
- [http://ssd.jpl.nasa.gov/ „Solar System Dynamics“], zum Beispiel mit Informationen über die neuesten Entdeckungen von Monden im Sonnensystem (Englisch)
- [http://solarsystem.nasa.gov/planets/charchart.cfm „The Planets: Orbits and Physical Characteristics“], (Englisch)

Videos

- Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=000910.rm Wie ist das Sonnensystem entstanden?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=010121.rm&g2=1 Gibt es einen 10. Planeten?] Kategorie:Sonnensystem ja:太陽系 ko:태양계 ms:Sistem suria nb:Solsystem simple:Solar system th:ระบบสุริยะ

Leben

Leben beginnt dann, wenn die charakteristischen Eigenschaften der Lebewesen entstehen, Leben endet dann, wenn diese Eigenschaften wieder verschwinden, also der Tod eintritt.

Philosophie

In der Philosophie ist Leben das Wesen des Organischen.

Antike Philosophie

In der Antike ist der Begriff gleichbedeutend mit der Fähigkeit, sich selbst zu bewegen. Antreibende Kraft hierfür ist die Seele. Aristoteles unterscheidet drei verschiedene Arten von Leben, die er hierarchisch anordnet und den Lebewesen zuordnet:
- auf der untersten Stufe steht das vegetative Leben der Pflanzen,
- darauf folgt das sensitive Leben der Tiere,
- auf der obersten Stufe befindet sich das geistig-seelische Leben des Menschen. Eine andere historische Vorstellung besagte, dass Leben sich aus Unbelebtem immer wieder neu bildet, zum Beispiel in einem Heu-Wasseraufguss. Diese Theorie wurde als Urzeugung bezeichnet. Louis Pasteur konnte dieses experimentell widerlegen.

Westliche Philosophie der Neuzeit

In der Neuzeit entwickeln sich zwei gegensätzliche Grundauffassungen:
- Mechanismus: Leben lässt sich allein aus den Gesetzmäßigkeiten der Bewegung der Materie vollständig erklären. (siehe auch: Materialismus und Physikalismus)
- Vitalismus: Leben kommt nur den organischen Erscheinungsformen zu und unterschiedet sich qualitativ von anorganischen Erscheinungsformen: Alles Lebendige zeichnet sich durch eine zielgerichtet formende Lebenskraft (vis vitalis) aus. (siehe auch: Idealismus). Lange Zeit wurde die Auffassung in der Biologie vertreten, dass im Zellsaft, im Protoplasma, diese besondere Lebenskraft stecken würde. In Anlehnung an religiöse Vorstellungen wurde angenommen, dass es 'belebte' und 'unbelebte' Materie gebe. Diese Vorstellung spiegelt sich noch in der Wortwahl "organische Chemie" und "anorganische Chemie" wieder. Heute ist jedoch bekannt, dass jede organische Substanz aus anorganischen Bestandteilen hergestellt werden kann (erstmals: Harnstoffsynthese durch Friedrich Wöhler). Der Organizismus kann als Synthese dieser beiden Ansätze angesehen werden: Lebensvorgänge lassen sich zwar durch die Prinzipien der Physik und Chemie erklären. Lebewesen besitzen aber auch Eigenschaften, die unbelebte Materie nicht aufweist. Dies sind emergente Eigenschaften, die sich einerseits aus der Komplexität von Lebewesen, andererseits durch die besondere Rolle ihres genetischen Programms ergeben. Nach Ernst Mayr ist der Begriff „Leben“ nur der zum Ding gemachte Vorgang „Leben“ und existiert nicht als selbständige Entität.

Naturwissenschaftliche Annäherung

Lebewesen

Die naturwissenschaftliche Definition von Leben ist genau genommen eine Beschreibung von charakteristischen Merkmalen, die in ihrer Gesamtheit ein Lebewesen definieren. Einige dieser Merkmale findet man auch bei technischen, physikalischen und chemischen Systemen, andere Merkmale sind nur den Lebewesen zu eigen Die Biologie untersucht alle Erscheinungen auf allen Systemebenen der Lebewesen. Die Biophysik untersucht bestimmte Teilaspekte auf der Grundlage physikalisch-chemischer Prozesse. Eine ausführliche Beschreibung der chemischen Prozesse zur Entstehung von Leben findet sich im Artikel chemische Evolution.

Beginn des Lebens

Eine naturwissenschaftliche Definition für Leben im Sinne von „lebendig sein“ korrespondiert mit der naturwissenschaftlichen Definition für Lebewesen. Wird für Lebewesen das genetische Programm, seine Funktionalität und seine Entwicklung als essentiell angenommen, dann ergibt sich für den Beginn des Lebens der Zeitpunkt, zu dem Moleküle als Träger des Programms und weitere Hilfsmoleküle zur Realisierung, Vervielfältigung und Anpassung dieses Programms erstmalig zusammentreten, so dass ein System entsteht, das charakteristische Eigenschaften von Leben trägt. Die phylogenetische Perspektive auf die Entstehung des Lebens beinhaltet die Frage, wann Leben auf der Erde entstanden ist, und auf welche Art die ersten lebenden Systeme in einer unbelebten Umwelt entstanden sind. Die ontogenetische Perspektive auf die Entstehung des Lebens beinhaltet die Frage, wie sich Organismus entwickelt (z. B. aus einer befruchteten Eizelle). Man spricht hier auch vom "Beginn des Lebens", obwohl es sich hier um eine Kontinuität des Lebens im Laufe von Generationen handelt. Daraus ergibt sich eine Möglichkeit zur Definition von Entstehung (und Ende) von Leben: Leben beginnt dann, wenn die charakteristischen Eigenschaften der Lebewesen entstehen, Leben endet dann, wenn diese Eigenschaften wieder verschwinden, also der Tod eintritt. Ob eine wasserfeste Definition von "Leben" erforderlich ist, um den Beginn des Lebens zu verstehen, ist immer noch umstritten. Fraglos ist aber, dass "Leben", und damit der Beginn des Lebens in unterschiedlichen Kontexten, unterschiedlich aufgefasst werden. Deswegen tritt an die Stelle einer allgemeingültigen Definition eine Vielfalt von Auffassungen, die unter anderem durch Weltanschauung, Ethos, Religion, Moral oder Pragmatismus beschrieben sind.

Religion

Unterschiedliche Religionen sehen im Leben eine von unbelebter Materie zu unterscheidende Daseinsform, die nur aufgrund übernatürlicher Intervention entstanden sein kann. Das Leben (oder zumindest das menschliche Leben) wird dann oft als etwas besonderes (Heiliges) angesehen. Die Theorie, dass das Leben durch einen Gott erschaffen wurde, wird Kreationismus genannt. Die Anhänger dieser Theorie erheben einen wissenschaftlichen Anspruch. Sie ist in den USA wie auch in verschiedenen islamischen und jüdischen Glaubengemeinschaften stark verbreitet. Die Naturwissenschaften hingegen versuchen, die Lebensentstehung ohne den Einfluss übernatürlicher Faktoren zu erklären und bieten dazu mehrere Theorien der präbiotischen chemischen Evolution an. Die Vorstellung vieler Religionen vom Ewigen Leben kann aufgrund des unausweichlichen biologischen Todes nicht wissenschaftlich behandelt werden. Aus Sicht der Wissenschaft stellt sie allenfalls eine Hypothese dar, die auf der ebenfalls hypothetischen Annahme einer dem Körper innewohnenden, von ihm aber unabhängig existenzfähigen geistigen Entität (Seele, Atman etc.) beruht. Auch das gesamte Leben auf der Erde findet durch die stetig ansteigende Temperatur und Größe der Sonne nach den heutigen Modellen der Sternentwicklung sich einstellende Aufblähung in spätestens ein bis fünf Milliarden Jahren sein unausweichliches Ende. Die Ansicht vieler Religionen, Leben oder menschliches Leben sei heilig und daher prinzipiell erhaltenswürdig, ist nicht mittels Biologie begründbar. Denn es sind auch Lebewesen bekannt, die nur so lange überleben, bis sie sich fortgepflanzt haben. Hier scheint die Erhaltung des genetischen Codes einer Art das Hauptziel der Fortpflanzung zu sein. Das einzelne Individuum ist ein Teil dieser Fortpflanzungsstrategie, aber es wird nach Erfüllung seiner biologischen Funktion weniger wichtig. Es altert und stirbt.

Außerirdisches Leben (Extraterrestrisches Leben)

Seit Jahrhunderten haben sich Menschen darüber Gedanken gemacht, ob es Leben auf anderen Planeten gibt und wie dieses wohl aussieht. Vorstellungen von "kleinen grünen Männchen" oder menschenfressenden Monstern von anderen Planeten bieten Stoff für viele Geschichten und Filme. In Gesteinen vom Planeten Mars wurden Spuren gefunden, die als versteinerte Bakterien gedeutet werden können. Diese Deutung ist aber umstritten. Ein definitiver Hinweis auf extraterretrisches Lebens konnte trotz intensiver Forschung noch nicht erbracht werden. (Siehe auch UFO und Exobiologie).

Das „lebendige“ Feuer

Von je her ist Feuer auch ein Symbol für Leben. Tatsächlich besteht eine interessante Analogie zwischen Flammen und Lebewesen:
- Feuer hat eine Art "Stoffwechsel":Kohlenwasserstoff- Verbindungen werden zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, wobei Energie in Form von Wärme entsteht.
- Es "wächst" und "pflanzt" sich fort, solange es "genährt" wird.
- Es bildet ein Fließgleichgewicht zwischen Nahrungsaufnahme und Abgabe der Endprodukte bei ständiger Erneuerung der Körpersubstanz.
- Es reagiert auf äußere Einflüsse. Da der Buddhismus in seiner Nicht-Selbst-Lehre (an-atta) die Existenz einer Seele oder eines Atman verneint, bedient er sich bei der Erklärung der Wiedergeburt gerne des Vergleichs mit dem Feuer, das vom Verstorbenen auf den oder die (möglicherweise mehreren) Wiedergeborenen übergehe.

Künstliches Leben

Die Frage nach künstlichem Leben ist zweiteilig: #die Herstellung eines bekannten Lebewesens im Labor, und #die Herstellung neuer Lebensformen, auch nicht-organisch. 1. Obwohl man nicht erwartet, mehrzellige Organismen in naher Zukunft zu erzeugen, ist es schon gelungen, das Poliovirus im Labor herzustellen. Damit ist es zwar gelungen, ein biologisches System zu erzeugen. Es konnte aber dabei nicht auf die Mithilfe von Zellen verzichtet werden. Viren zeigen nicht alle Kennzeichen von Leben, sind nach verschiedenen Definitionen also keine Lebewesen. 2. Es gibt Vorstellungen, dass komplexe Computersysteme künstliche Intelligenz und künstliches Leben zeigen können (siehe KI und KL).

Simulationen von Lebensäußerungen

- John Horton Conways Spiel des Lebens ist ein Beispiel für die Simulation von Populationsentwicklung.

- Eliza von Joseph Weizenbaum simuliert einen Gesprächspartner, indem es Verhaltensweisen nachahmt, die ursprünglich von Psychotherapeuten entwickelt wurden, um ihre Patienten zu Reaktionen zu animieren.

Zitate

- „Rücken wir bis an die letzten Grenzen vor, an denen es noch Elemente mit dem Charakter der Totalität oder wenn man will, der Einheit gibt, so bleiben wir bei den Zellen stehen. ... Ich kann nicht anders sagen, als dass sie die vitalen Elemente sind, aus denen sich die Gewebe, die Organe, die Systeme, das ganze Individuum zusammensetzen“ - Rudolf Virchow
- „Leben ist, wenn eine Entität von sich eine Kopie aufgrund von Teilen herstellen kann, die alle sehr viel einfacher sind als sie selbst.“ - Carl Woese
- „Ein Netzwerk aus unteren negativen Feedbacks, die einem höheren positiven Feedback untergeordnet sind.“ - Bernard Korzeniewski (Damit ist ein System beschrieben, das keineswegs einzelne verkörperte Lebewesen als Leben kennzeichnet, sondern ganz allgemein sich so verhält, dass es seine Identität aufrechterhält oder reproduziert.)
- „Omne vivum e vivo“ („Alles Leben stammt von Leben ab“) - Louis Pasteur (Lebewesen können unter den derzeit herrschenden Bedingungen auf der Erde nicht spontan aus unbelebter Materie entstehen. Die spontane Lebensentstehung auf der Erde unter den Bedingungen der Uratmosphäre wird damit allerdings nicht ausgeschlossen.)

Siehe auch

- Naturwissenschaften: Evolution, Portal:Lebewesen, Portal:Biologie Wir können im Leben höchstens eine große Erfahrung haben, und das Geheimnis des Lebens ist, diese Erfahrung so oft wie möglich wieder zu haben. (Oskar Wilde)

Literatur

Siehe auch: Leben/Literatur
- Erwin Schrödinger: What is Life?. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42708-8
- Sven P. Thoms: Ursprung des Lebens. Frankfurt: Fischer, 2005.

Weblinks

- [http://www.theologie-systematisch.de/anthropologie/2geschoepflichkeit/1leben.html Literatur zum Begriff Leben aus theologischer Sicht]
- [http://www.bio.com/newsfeatures/newsfeatures_research.jhtml?cid=12400270 www.bio.com: Scientists Crack 40-Year-Old DNA Puzzle And Point To 'Hot Soup' At The Origin Of Life (engl.)] ! ms:Benda hidup simple:Life zh-cn:生命

Erdähnlicher Planet

Als erdähnliche Planeten (auch terrestrische Planeten) werden in der Astronomie und Planetologie diejenigen Körper im Sonnensystem bezeichnet, die in ihrem Aufbau der Erde gleichen: sie bestehen vollständig oder fast vollständig aus festen Bestandteilen, und haben zumeist einen Schalenaufbau: im Zentrum befindet sich ein Eisenkern, darüber eine dicke Schicht – der sogenannte Mantel (vgl. Erdmantel) – aus Silikaten und Oxiden, und zuoberst eine dünne Kruste, die ebenfalls aus Silikaten und Oxiden besteht, aber an Elementen angereichtert ist, die nicht in das Mantelgestein eingebaut werden können und mit der Zeit „ausgeschwitzt“ werden (z.B. Kalium, seltene Erden, Uran). In einigen Fällen schließt sich über der Kruste eine Atmosphäre an, und bei der Erde liegt noch die Hydrosphäre bzw. die Ozeane dazwischen. Des weiteren ähneln Durchmesser und Masse, aber insbesondere auch die durchschnittliche Dichte denen der Erde. Letztere bewegt sich grob zwischen 4–6 g/cm³. Historisch gehören nur die vier Planeten des inneren Sonnensystems in die Gruppe der terrestrischen Planeten: Merkur, Venus, Erde und Mars. Mittlerweile zählen die Planetologen aber auch – wenn auch keine Planeten – den ähnlich aufgebauten Erdmond, die Jupitermonde Io und Europa sowie die größeren Eismonde wie Ganymed, Kallisto, Titan, und Triton dazu. In den letztgenannten Eismonden kann zwar der Eisenkern fehlen, und ein Eismantel an die Stelle eines Silikatmantels treten, aber die grundsätzliche Beschreibung dieser Eismonde, ihre Entstehung und ihre Entwicklung ähnelt denen der klassischen Vorbilder sehr. Aufgrund der mangelnden Genauigkeit und Leistungsfähigkeit der Meßverfahren konnte bisher von keinem extrasolaren Planeten eine erdähnliche Natur nachgewiesen werden. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass terrestrische extrasolare Planeten existieren. In der Theorie extrasolarer Planeten und der Science-Fiction-Literatur ist oft eine andere, strengere Auslegung angewandt: hier ist mit terrestrischen oder erdähnlichen Planeten gemeint, dass es eine nennenswerte und vielleicht lebensfreundliche Atmosphäre sowie ausreichend Wasser gibt. In Abgrenzung zu den terrestrischen Planeten bezeichnet man die Gasriesen als Jupiter-ähnlich oder jovianisch (siehe dort). Siehe auch: Tabelle der Eigenschaften der Planeten
Tabelle der Eigenschaften der Planeten Kategorie:Planetologie ja:地球型惑星

Entstehung der Erde

Die Frage nach der Entstehung der Erde bzw. der Welt beschäftigt die Menschheit schon seit vorgeschichtlichen Zeiten. Verschiedene Kulturkreise brachten zahlreiche Schöpfungsmythen, wie zum Beispiel den des 1. Buch Mose, hervor. Dagegen brachte erst die Neuzeit fundierte wissenschaftliche Erkenntnisse darüber, welche physikalischen Prozesse tatsächlich zur Bildung der Erde geführt haben. In einem größeren Kontext ist die Entstehungsgeschichte der Erde dabei mit der Geschichte des Universums und der Milchstraße im Allgemeinen sowie der Geschichte unserers Sonnensystems im Besonderen verknüpft.

Vorgeschichte

Sonnensystem Die Wissenschaft geht heute – stark vereinfacht – davon aus, dass sich die Materie seit dem Urknall im Universum immer weiter ausdehnt. Dies geschah – wieder stark schematisch formuliert – zunächst völlig ungeordnet, das heißt der Weltraum war voller Materieteilchen, die sich immer weiter voneinander entfernten. Erst im Laufe von Jahrmilliarden bildete sich schrittweise die uns heute bekannte Ordnung von Galaxien und Planetensystemen aus, indem sich Materie durch Gravitation und Zentrifugalkraft in bestimmten Systemen bündelte und ordnete. Dieser Vorgang wird auch als Akkretion bezeichnet. Man nimmt an, dass als Vorläufer unseres Sonnensystems zunächst ein gigantischer Sonnennebel (oder Sonnenwolke) bestand, der vor 4,6 bis 4,7 Milliarden Jahren zusammenbrach. Durch dieses Zusammenziehen erhöhte sich aufgrund der notwendigen Erhaltung des Bahndrehimpulses die Rotationsgeschwindigkeit des Gebildes, wodurch sich, im Zusammenspiel mit der Schwerkraft, die Materie entlang elliptischer Bahnen zu konzentrieren begann. Die im Zentrum akkumulierte Masse erreichte dabei eine so hohe Konzentration, dass ein nuklearer Fusionsprozess einsetzte; die Sonne war geboren. Die übrige, um die Sonne kreisende Materie ballte sich nun zu frühen Planeten, den Planetesimalen zusammen. Ab einer bestimmten Größe führt deren Gravitation zu einer immer weiter fortschreitenden, jedoch nicht unbedingt kontinuierlichen, Materialakkumulation, also einem Anwachsen der Gebilde bis hin zur Größe von Protoplaneten.

Eigenschaften der Erde in ihrem frühesten Stadium

Die im jungen Sonnensystem bestehende "Urerde" unterschied sich noch grundlegend von Planeten wie wir sie heute kennen. Unter anderem hatte sich die Form der Erde in ihrem frühesten, Hadaikum genannten Stadium, noch nicht zu ihrer heutigen, annähernd runden, Gestalt stabilisiert und sie besaß noch keine feste Oberfläche. Zudem war die Erde, bedingt durch häufige Impakte, noch im Wachsen begriffen. Die Atmosphäre der Urerde, die so genannte Uratmosphäre, bestand im wesentlichen aus Wasserstoff und Helium, war jedoch instabil und blieb nicht erhalten. Alle Elemente, aus denen unser Planet heute besteht, waren damals schon vorhanden, aber sie hatten aufgrund der hohen Temperatur zum Großteil keinen festen Aggregatzustand. So bildete sich der schalenförmige Aufbau der Erde aus einem eisenhaltigen Erdkern, einem Erdmantel und einer Erdkruste erst im Laufe von mehreren hundert Millionen Jahren über den Prozess der Differenzierung heraus. Ein weiteres wichtiges Charakteristikum der Erde in ihrem frühesten Stadium war, dass sie noch ständig von Meteoriten bomdardiert wurde, da das frühe Sonnensystem noch viel Materie enthielt, die nicht in Planeten gebunden war. Teile davon zog die Erde durch ihre große Masse an und absorbierte sie in ihrem teilweise aufgeschmolzenen Körper. In besonderer Beziehung hierzu steht die auch heute noch nicht vollständig geklärte Frage nach der Entstehung des Mondes.

Siehe auch

- Geologische Zeitskala

Literatur

- Meissner, Rolf: Geschichte der Erde. Von den Anfängen des Planeten bis zur Entstehung des Lebens. München 1999 Kategorie:Erde Kategorie:Geowissenschaft Kategorie:Historische Geologie

Erdfigur

Als Erdgestalt (oder auch Erdfigur) wird eine mathematisch möglichst einfach definierbare Annäherung an die Erdoberfläche bezeichnet. Eine solche Bezugsfläche wird in vielen Bereichen der Geowissenschaften für Berechnungen und für Positionsangaben benötigt.

"Erdkugel" - welche eigentlich?

Die Erdkugel (bzw. ein theoretisch idealer Globus) ist als solche Rechenfläche nur bedingt geeignet, weil die Erde durch ihre Rotation um etwa 0,3 Prozent an den Polen abgeflacht ist. Diese Abplattung - die bei den Planeten Jupiter und Saturn sogar noch 20mal größer ist - wäre zwar mit freiem Auge aus dem Weltall kaum zu bemerken, macht aber de facto über 21 km aus. Nimmt man den üblichen "mittleren Erdradius" von 6370 km, sind die regionalen Abweichungen von diesem immerhin noch zwischen -14 km und +8 km. Mit 6368 km Kugelradius käme man zwar auf -11/ +10 km hin, doch mit viel zu kleinen Werten für Oberfläche und Volumen. Eine dem Rechnung tragende volumsgleiche Kugel hätte R = 6371,2 km Radius.
Daher sind kugelförmige Modelle für die Erde nur dann brauchbar, wenn keine Genauigkeit besser als 10 km erforderlich ist. Selbst für die Landkarten in einem einfachen Schulatlas braucht man ein etwa 10-mal besseres Modell.

Erdoberfläche, Erdellipsoid und "Geoid"

Prinzipiell kann die Form der Erde auf mehrere Arten definiert werden: # als vereinfachte Erdoberfläche - also mit Meereshöhen von 0 (eigentlich - 0,4 beim Toten Meer) bis +9 km (Himalaya), # als Fläche der "festen Erde" - also mit Höhen von -11 km (tiefster Meeresboden) bis +9 km, # als idealisierte Fläche des Meeresspiegels (ohne die Schwankungen von 1-5 Meter) - das seit 1870 so genannte Geoid - oder schließlich # ein dem Geoid angepasstes, symmetrisches Ellipsoid. Die ersten zwei Möglichkeiten scheiden in der Praxis aus, weil sie für den Großteil der Anwendungen zu kompliziert sind. Berechnungen auf einer schrägen, variabel geneigten Fläche erfordern einen deutlich höheren Aufwand. Auch sind die hiefür erforderlichen "Digitalen Geländemodelle" (abgek. DGM, international DTM) erst seit den 1990ern ausreichend genau. Die dritte Möglichkeit scheidet im Regelfall - trotz des relativ gleichmäßigen Meeresspiegels - aus, weil auch diese Fläche mathematisch zu kompliziert ist. Eine Überlagerung von Flächenfunktionen, die den Meeresspiegel auch nur auf 2 bis 4 km genau darstellt, erfordert bereits eine Formelgruppe mit 1024 Koeffizienten (Ledersteger/ Gerstbach 1972 ¹). Bei Berechnungen mit der Genauigkeit von ±1 km steigt der Aufwand auf mindestens das Zehnfache bzw. auf 100-fache Rechenzeit. Trotzdem wird die Variante Nr.3 für spezielle Zwecke (Ozeanografie, Physikalische Geodäsie und Geoidforschung) verwendet. Sie entspricht einem gemischt physikalisch-mathematischen Modell. Für die praktische Anwendung wird das Geoid durch seine Abweichung von einem Bezugsellipsoid festgelegt: In einem regelmäßigen Raster werden die Lotabweichung (= Unterschied zwischen Ellipsoidnormale und Lotlinie) und die Geoidundulation (= Höhenunterschied zwischen Ellipsoid und Geoid) angegeben. So lassen sich trotz der Unregelmäßigkeiten im Schwerefeld präzise Vermessungsnetze berechnen und mit Gravimetrie kombinieren.

Referenzellipsoid und "mittleres Erdellipsoid"

Nach alldem bleibt das Modell Nr.4 - welches in etwa 99% der Anwendungen und Berechnungen zugrunde gelegt wird: Eine nicht physikalisch, sondern rein geometrisch-mathematisch definierte, durch zwei Achsen a und b festgelegte Rotationsfigur.
Deren konkrete Werte hängen allerdings von der jeweiligen Region ab, weil sich die mittlere Erdkrümmung bereits auf großen Teilen der 6 Kontinente um 1-2 km unterscheiden kann. Diesbezügliche Details sind unter den Stichworten Bessel-Ellipsoid, Krassowski- bzw. Hayford-Ellipsoid und den GPS-Modellen GRS 80 und WGS 84 nachzulesen. Für globale Vermessungen (etwa mit Satelliten) oder für die Raumfahrt sind die letztgenannten Bezugssysteme gedacht, für die Landesvermessung einzelner Staaten die sog. Referenzellipsoide. Die 3 obgenannten (Bessel 1842, Hayford 1924 und Krassowski 1940) und weitere (z.B. Clarke 1866/80, Fischer-Mercury 1960 und rund 100 für diverse Inselgruppen) unterscheiden sich untereinander um etwa 100 bis 1000 Meter, damit sie dem jeweiligen Land optimal angepasst sind.

Resümee

Was ist also die "Erdgestalt"? In der geowissenschaftlichen Fachliteratur seit 1900 und in der Praxis ist es - je nach Fach- und Forschungsgebiet:
- das Referenz- bzw. Erdellipsoid (zu ~99%)
- das Geoid (für Teilgebiete von Geodäsie und Geophysik)
- Demgegenüber ist die tatsächliche Erdoberfläche für den allgemeinen Sprachgebrauch zu detailliert, um als Erdfigur zu gelten. Allenfalls sieht das ein Geomorphologe differenzierter, wenn er lokale Gebirgs- oder Talformen analysiert. ¹) K. Ledersteger/ G.Gerstbach, Die horizontale Isostasie .../ Das isostatische Geoid 31. Ordnung. Geowissenschaftliche Mitteilungen Band 5, TU Wien 1975. Kategorie:Erde Kategorie:Geodäsie Kategorie:Geophysik

Jupiter (Planet)

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Jupiter, benannt nach dem römischen Gott Jupiter, ist der fünfte und größte Planet unseres Sonnensystems. In der Astronomie verwendet man das Zeichen Sonnensystem für Jupiter

Allgemeines

Jupiter ist der innerste der Gasriesen des Sonnensystems und läuft auf einer annähernd kreisförmigen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0489 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 4,95 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 5,459 AE. Seine Umlaufbahn ist mit 1,305° leicht gegen die Ekliptik geneigt. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Jupiter 11 Jahre 215 Tage und 3 Stunden. Jupiter ist nachts von der Erde aus mit bloßen Auge zu erkennen. An seiner maximalen Helligkeit gemessen ist Jupiter nach Sonne, Mond und Venus das vierthellste Objekt am Himmel. (Bei günstiger Planetenkonstellation kann er sogar heller sein als die Venus). Daher war er bereits in der Antike bekannt. Eine der ersten Personen, die Jupiter mit einem Fernrohr beobachteten, war 1610 Galileo Galilei. Dabei entdeckte er die vier größten Jupitermonde Ganymed, Kallisto, Io und Europa. Diese vier Monde werden auch heute noch als Galilei'sche Monde bezeichnet. Galilei entdeckte dabei die erste Bewegung von Himmelskörpern, die nicht direkt um die Erde zentriert ist. Es war unter anderem diese Entdeckung, die zu seiner Unterstützung des heliozentrischen Weltbildes führte und ihn in Schwierigkeiten mit der Inquisition brachte. Jupiter zählt zu der äußeren Gruppe der massereichen Gasriesen, die nach ihm als die jupiterähnlichen (iovianischen) Planeten bezeichnet werden. Eine genauere Beschreibung seines Aufbaus findet sich im entsprechenden Abschnitt. Jupiter ist der massenreichste Planet in unserem Sonnensystem. Mehr noch: Er besitzt 2,5 mal soviel Masse wie alle 8 anderen Planeten zusammen. Seine Masse reicht sogar aus die Sonne ins schlingern zu bringen: Der gemeinsame Schwerpunkt von Jupiter und Sonne liegt etwa 1,068 Sonnenradien außerhalb des Sonnenzentrums (und damit oberhalb der Sonnenoberfläche). Jupiter ist aber nicht nur der schwerste, sondern mit einem Durchmesser von etwa 143.000 km auch der größte Planet unseres Sonnensystems. Er hat mit 1,326 g/cm³ wie alle Gasriesen eine geringe mittlere Dichte. Interessanterweise besitzt Jupiter fast die Maximalausdehnung eines "kalten" aus Wasserstoff bestehenden Körpers. Kalt meint in diesem Zusammenhang einen Himmelskörper, der nicht wie ein Stern Wasserstoff zu Helium verbrennt. Körper aus Wasserstoff mit mehr Masse als Jupiter besitzen auf Grund ihrer erhöhten Gravitation ein kleineres Volumen. Solche Objekte nennt man auch braune Zwerge oder im angelsächsischen Sprachraum "failed stars". Der Übergang zwischen braunen Zwergen und Planeten ist fließend. Für einen "echten Stern" hätte Jupiter aber etwa 70 mal schwerer sein müssen. Trotz seiner enormen Größe ist Jupiter in unserem Sonnensystem der sich am schnellsten drehende Planet. Er vollendet eine Rotationsperiode in weniger als 10 Stunden, was auf Grund der Fliehkräfte eine Abflachung des Jupiters an den Polen und die Entstehung eines "Bauches" am Äquator zur Folge hat. Die Abflachung kann leicht mit einem Amateurteleskop beobachtet werden.

Aufbau

Atmosphäre

Hauptbestandteile der Atmosphäre sind Wasserstoff, Helium und in geringerer Menge Ammoniak und Methan. Desweiteren wurden Spuren von Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel, Neon und fast allen anderen Elementen gefunden. Die Atmosphäre beinhaltet außerdem Spuren von Ammoniak, Wasser, Schwefelwasserstoff, Oxide und Sulfine. Die äußersten Schichten der Atmosphäre beinhalten Kristalle aus gefrorenem Ammoniak. Insgesamt gleicht Jupiters Zusammensetzung sehr der Gasscheibe, aus der sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren die Sonne entwickelt hat. Ähnlichkeiten im Aufbau zu Saturn lassen sich erkennen, während die beiden anderen Gasriesen Uranus und Neptun aufgrund ihrer geringeren Schwerkraft wesentlich weniger Wasserstoff und Helium besitzen. Diese beiden Elemente sind zu leicht, um von ihnen festgehalten zu werden. Die Atmosphäre geht ohne Phasenübergang mit zunehmender Tiefe in einen flüssigen Zustand über, da sich der Druck über den kritischen Punkts der Atmosphärengase erhöht. Auffällig sind die hellen und dunklen Bänder und der Große Rote Fleck - ein riesiger Antizyklon, der in seiner Längsrichtung zwei Erddurchmesser groß ist. Er ist sehr stabil und wird bereits seit 300 Jahren mit nur leichten Veränderungen beobachtet. Zum Vergleich: Auf der Erde lösen sich Windwirbel in der Atmosphäre üblicherweise innerhalb einiger Wochen wieder auf. Der Große Rote Fleck ist aufgrund seiner Größe bereits in einem Amateurteleskop sichtbar. Antizyklon Jupiter unterliegt nach neuen Forschungsergebnissen einem 70-jährigen Klimazyklus. In diesem Zeitraum kommt es zur Ausbildung etlicher Wirbelstürme - Zyklone und Antizyklone, die nach gewisser Zeit wieder zerfallen. Zudem verursacht das Abflauen der großen Stürme Temperaturunterschiede zwischen Polen und Äquator von bis zu 10 °C, die bisher wegen der ständigen Gasvermischung durch die Stürme verhindert wurden. Bis zum Jahr 2011 sollten die meisten Wirbelstürme auf Jupiter vorübergehend verschwunden sein. Allerdings dürfte der Große Rote Fleck diese Entwicklung aufgrund seiner großen Energie überleben. Die letzte Klimaveränderung dieser Art auf Jupiter konnte bereits 1939 beobachtet werden. Gasplaneten wie Jupiter beziehen einen Teil ihrer Energie aus der adiabatischen Kontraktion des Gases. Durch die daraus resultierende Temperaturerhöhung steigt der Druck, bis der Planet sich im Gleichgewicht befindet. Dieser Prozess wird Kelvin-Helmholtz-Mechanismus genannt. Die so entstehende Wärme wird langsam in den Weltraum abgestrahlt. Deshalb schrumpft der Planet beständig. Jupiter bezieht aus dieser Kontraktion eine Energie von etwa 400 Milliarden Watt was in etwa der Energie entspricht, die er durch die absorbierte Sonneneinstrahlung erhält.

Innerer Planetenaufbau

Mit zunehmender Tiefe der Atmosphäre ist der Wasserstoff, aus dem Jupiter zur Hauptsache besteht, aufgrund des hohen Drucks flüssig, aber ohne Phasenübergang, so dass keine definierte Oberfläche existent ist, da der Druck in den Tiefen der Atmosphäre jenseits des kritischen Punkts ansteigt. Unter diesen Bedingungen ist die Unterscheidung zwischen Gas und Flüssigkeit nicht mehr möglich. Ab etwa 25 % des Jupiterradius geht der Wasserstoff bei einem Druck jenseits von 300 Millionen Erdatmosphären in eine metallische Form über. Es wird vermutet, dass Jupiter unterhalb dieser metallischen Wasserstoffschicht einen Gestein-Eis-Kern hat, der aus schweren Elementen besteht.

Ringe

kritischen Punkts Jupiter hat ein sehr schwach ausgeprägtes Ringsystem, das schon seit der Pioneer 11-Mission 1974 vermutet wurde und 1979 von Voyager 1 erstmals fotografiert werden konnte. Als die Sonde am 5. März 1979 in den Jupiterschatten eintauchte, waren sie im Gegenlicht zu erkennen. Lange Zeit blieb die Herkunft der Ringe unbekannt, und eine erdgebundene Beobachtung erwies sich als ausserordentlich schwierig, da die Ringe aus Staubkörnchen bestehen, die zum Großteil nicht größer sind als die Partikel des Rauches einer Zigarette. Hinzu kommt, dass die Staubteilchen nahezu schwarz und daher kaum sichtbar sind: Sie haben eine Albedo von lediglich 0,05, verschlucken also 95% des auftreffenden, dort ohnehin schon schwachen Sonnenlichts. Ein weiterer Grund für die geringen Ausmaße der Ringe ist die Tatsache, dass sich die Ringe langsam spiralförmig auf Jupiter zubewegen und in ferner Zukunft schließlich von ihm „aufgesaugt“ werden. Die spiralförmige Rotation hat unterschiedliche Ursachen. Zum einen bewirkt das starke Magnetfeld des Jupiter ein elektrisches Aufladen der Staubteilchen. Diese stoßen mit anderen geladenen Teilchen zusammen, die Jupiter zum Beispiel aus dem Sonnenwind einfängt, was schließlich zu einer Abbremsung der Teilchen führt. Ein zweiter Effekt, der ebenfall