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Erdkern

Die durchschnittliche Dichte der Erde beträgt 5.515 kg/m3, was unseren Planeten zum dichtesten im Sonnensystem macht. Da die Durchschnittsdichte des Erdoberflächenmaterials jedoch nur ca. 3.000 kg/m3 ist, muß man annehmen, daß im Inneren der Erde dichteres Material existiert.

Um die durchschnittliche Dichte der Erde bestimmen zu können, muss die Masse und das Volumen der Erde bekannt sein. Da diese durch Wiegen nicht ermittelt werden kann, wurde die Masse der Erde astronomisch bestimmt. Dies kann durch die Wechselwirkungen der Planeten zueinander erfolgen.

Am Anfang ihrer Entstehung (vor ca. 4,5 Mrd. Jahren) war die Erde größtenteils geschmolzen; daraus resultiert, daß, bedingt durch die Schwerkraft, dichtere Substanzen zum Zentrum hin abgesunken sind (dieser Prozess wird als Planetarische Differenzierung bezeichnet ) und weniger dichtes Material zur Erdkruste aufstieg. Aus diesem Grunde besteht der Kern aus ca. 80 % Eisen, sowie Nickel und Silizium, während weniger dichte Elemente wie Blei oder Uran entweder zu selten oder zu unbedeutend sind, bzw. sich mit leichteren Elementen verbinden und deshalb in der Erdkruste verblieben.

Eine weitere Theorie für den Eisenkern der Erde liegt in einem möglichen Einschlag eines Eisenmeteorieten in den Anfängen der Erde begründet. Das Einschlagsmaterial versank dürch seine höhere Dichte im damals noch flüssigen Erdmantel s.O.

Nach neuesten Erkenntnissen (Info PM April 2008) befindet sich in unserem Erdkern mit einem Durchmesser von ca. 2800 km ein weiterer Erdkern mit einem Durchmesser von ca. 1180 km, der damit ca. halb so groß ist. Die beiden Erdkerne bestehen aus Eisenkristallen mit unterschiedlicher Textur. Die Texturen des äußeren Kerns orientieren sich hin in Richtung der Erddrehung, während die im Inneren eine andere kristalline Struktur besitzen und auch anders ausgerichtet sind.

Aufgrund der Ausbreitung von Erdbebenwellen im Erdinneren kann man den Erdkern vom ihn umgebenden Erdmantel abgrenzen. Hierzu ist quer über die ganze Erde ein seismographisches System installiert, welches jedes Erdbeben auf der Erde registriert und man durch Messung die Stärke der Wellen (bzw. das Ausbleiben von Erdbebenwellen) ermitteln kann, wo Wellen gebrochen und reflektiert werden. Für die Erforschung des Erdinneren sind Erdbeben notwenig, da die Schockwellen in dieser Stärke künstlich kaum zu erzeugen sind.

Es wird angenommen, daß der innere Kern primär aus festem Nickel und Eisen besteht (NiFe); es gibt auch (umstittene) Hypothesen, daß dieser Kern ein einziger monolithischer Eisenkristall ist.

Der äußere Kern umgibt den inneren, es wird angenommen, daß er aus flüssigem Eisen, gemischt mit flüssigem Nickel und Spuren einiger leichter Elemente besteht.

Auch wird angenommen, daß die Konvektion im äußeren Kern, kombiniert mit der Rotation der Erde ( sogen.Coriolis-Kräfte), Grund für das Magnetfeld der Erde ist: dieser Prozess wird als Dynamo-Theorie bezeichnet. Der innere Kern ist zu heiß, um ein permanentes magnetisches Feld zu halten, wirkt jedoch stabilisierend auf das durch den äußeren Kern erzeugte magnetische Feld. Neuere Forschungsergebnisse gehen davon aus, daß der innere Kern der Erde etwas schneller als der Rest des Planeten rotiert.

s.a. > Erde, Magnetismus , NiFe , Konvektion


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