Wie einzigartig ist unsere Erde?

1. Wie einzigartig ist unsere Erde? Ein Beitrag zum Astronomischen Seminar im WS 2003/2004 von Sven Heeschen

2. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Übersicht • Überblick über die Erde • Einfluss des Mondes • Bedeutung des Jupiters • Unsere Sonne • herausragende Merkmale • ein Fazit Inhalt

3. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Die Erde - ein Überblick 1 • 3. Planet und 5. größter Planet im Sonnensystem • Größe des Geoiden d=12.756 km • Entfernung zur Sonne 1AE • 23.5° Neigung der Rotationsachse • ein Mond Die Erde

4. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Die Erde - ein Überblick 2 • sauerstoffhaltige Atmosphäre • Wasser • Oberflächentemperatur • Plattentektonik • Meere, Seen, Flüsse • Vulkanaktivität, Gebirge • üppige Artenvielfalt (große Biodiversität) Die Erde

5. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Erdtrabant - unser Mond • runder Gesteinsbrocken ohne Atmosphäre, geologisch tot • 3200 km Radius (1/3 des Erdradius) • umkreist die Erde in 400.000 km Entfernung • entfernt sich von der Erde Der Mond relativ kleiner Planet mit einem großen Trabanten!

6. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Mond – Einfluss auf die Erde • verursacht Gezeiten • verringert die Erdrotation • stabilisiert die Neigung der Erdachse • verursacht Jahreszeiten Der Mond

7. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Gezeiten - Einfluss des Mondes Der Mond

8. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Bedeutung der Gezeiten • durch Ebbe und Flut erzeugte Flachwassergebiete • neues Wasser und neues Material • neu gebildete Molekülketten durften nicht zerstört werden • tief genug, um UV-Strahlung zurückzuhalten • flach genug, um Ketten nicht zu zerreißen Der Mond

9. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Wie entstand der Mond- ein Modell seitlicher Einschlag eines Mars-großen Körpers auf die Proto-Erde Der Mond Herausschlagen von Materie - Trümmerstücke Auseinanderreißen Absonderung von Materiebrocken in die Umlaufbahn der Erde Verschmelzen der gesamten Materie Einfangen der Bruchstücke/ Akkretionsprozess Mond umkreist die Erde und entfernt sich dabei um 4 cm pro Jahr

10. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Stabilisierung der Neigungder Erddrehachse • Neigung der Erdachse um 23,5° zu der Rotationsebene Sonne-Erde • zusätzlich zu der Rotation existiert eine Taumelbewegung (instabiler Kreisel), Drehachse kann sich ändern • Gravitation des Mondes wirkt dem Kraftmoment entgegen – Gesamtsystem Erde – Mond • ohne Mondstabilisierung wäre eine Variation der Drehachse um 90° möglich Der Mond

11. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Klimastabilisierung • Neigung der Drehachse beeinflusst das Klima • Sonnenlicht in Abhängigkeit von den Jahreszeiten • Neigungsänderung der Drehachse • Einfrieren der Ozeane • Stärkere Reflexion des einfallenden Lichts, weniger Erwärmung • Abkühlung der Erde • Stabilisierung der Drehachse durch den Mond sichert die langfristige Stabilität der Oberflächentemperatur Der Mond

12. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Jupiter - kosmischer Staubsauger 1 • Einschläge des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter Der Jupiter

13. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Jupiter - kosmischer Staubsauger 2 • größter Planet unseres Sonnensystems • über 300-fache Erdmasse • 10 mal größer als die Erde • gigantischer Gasball (H und He) im äußeren Sonnensystem mit gefrorener oberer Atmosphäre, keine Oberfläche • Entstehung durch Akkretion von Gasen aus solarem Nebel • Schnelles Jupiterwachstum bremste die Entwicklung der inneren Planeten im Bereich des Asteroidengürtels und vermutlich kleinerer Ausfall des Mars • dadurch großes Gravitationspotential (hohe Masse) Der Jupiter

14. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Jupiter - kosmischer Staubsauger 3 • Jupiter reinigt das innere Sonnensystem von Meteoriten, Asteroiden und Kometen aus der Zeit der Planetenbildung (enorme Anziehungskraft), zerstreut diese effektiv • aus dem Sonnensystem gestoßen Der Jupiter

15. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? der Jupiter - kosmischer Staubsauger 4 • Heutige Bedrohung der Erde durch Kometen, Asteroiden • von der Oort-Kometenwolke (hinter Pluto) • aus dem Kuiper-Kometengürtel (unmittelbar hinter den äußeren Planeten) • im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter • alle 10 Mio. Jahre Einschlag eines 10 km großen Himmelskörpers auf der Erde (vor 65 Mio Jahren) • ohne Jupiter und ohne die Reinigung des mittleren Sonnensystems (während der Planetenbildung) 10.000 fache Erhöhung der Trefferwahrscheinlichkeit der Erde mit 10 km großen Objekten Der Jupiter

16. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Bedeutung der Sonne • Stern des Sonnensystems • Gravitationszentrum • abgestrahlte elektromagnetische Strahlung ermöglicht direkt oder auch indirekt alle Lebensvorgänge - Pflanzenwachstum • annähernd konstant abgestrahlte Energie pro Zeiteinheit Die Sonne

17. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? G-Stern - Chauvinismus • relativ langsame Entwicklung der Sonne • etwa 4,5 Milliarden Jahre „brennt“ sie noch • wird größer - Strahlung nimmt zu - Bewohnbarkeit der Erde nimmt ab (in 100.000den bis Millionen von Jahren) • im Bereich von 0,8 bis 1,4 Sonnenmassen ist Leben auf den Systemplaneten möglich • zu kleine Sterne sind zu leuchtschwach • Planeten zu nah - Abbremsen der Eigendrehung durch Schwerekraftfeld • einseitige Erhitzung und Abkühlung – starke Winde • zu große Sterne sind zu kurzlebig • brennen aus, bevor Evolution von intelligentem Leben abgeschlossen wäre Die Sonne

18. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? herausragende Merkmaleder Erde • Aufbau der Erde • Plattentektonik, einmalig in unserem Sonnensystem • Wasser, ein Lebensraum und Lösungsmittel • Atmosphäre, Biosphäre • Magnetfeld, Schutz der Erde Die Erde

19. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Aufbau der Erde • Aufbau der Erde - ein Schnitt durch den Erdmantel Die Erde

20. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Plattentektonik der Erde ruheloser Planet? • Ständiger Wandel des Aussehens des Planeten durch Konvektion im Inneren (Plattentektonik) • Einziger Planet in unserem Sonnensystem mit Plattentektonik Die Erde

21. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Prinzip der Plattentektonik Die Erde entscheidend für den Plattentransport: • Konvektionszellen und Konvektion • Subduktionszonen und Rücktransport

22. Auswirkungen der Plattentektonik 1 Wachstum der Kontinente Erhöhung der Küstenanzahl, insbesondere Nord/Süd-Richtung, Temperaturgradient Erhöhung der Nährstoffzufuhr Erweiterung des Lebensraums erhöhte Komplexität der Planetenoberfläche Kontinente, Inseln Meere, Seen, Flüsse Gebirgsketten, Vulkanaktivität globaler Thermostat Regelung der Temperatur, Klimakontrolle Gehalt an Treibhausgasen in der Atmosphäre Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Die Erde

23. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Temperatur - Komplexität Die Erde

24. Auswirkungen der Plattentektonik 2 Bildung von Kontinenten, Inseln Spalten der Erdkruste in Platten durch Plutone Plattenbewegung durch Konvektion und Subduktion Island - größte Vulkan Insel Erd-Magnetfeld entsteht durch Bewegung geladener Teilchen im Inneren der Erde Schutz der Evolution Schutz gegenüber Erosion der Atmosphäre durch Sonnenwinde (hochenergetisch geladene Teilchen) Schutz vor kosmischer Kleinst-Materie Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Die Erde

25. positiver Einfluss auf die Evolution Steigerung der Vielfalt der Umweltbedingungen größere Herausforderung an die Evolution Erhöhung der globalen Biodiversität größere Chancen des Überlebens der Evolution bei Massensterben Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Die Erde

26. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Bedeutung des Wassers • flüssiges Lösungsmittel • unverzichtbar für das Leben • Klima und Wetter beeinflussend • Regen reinigt Atmosphäre • Niederschlag führt zu Vegetation • Dichteanomalie des Wassers • Eis schwimmt oben • Leben unter Wasser möglich • Wärmespeicher und Wärmetransport • Golfstrom oder Humboldtstrom • künstliche Barriere für Land-Lebensformen Die Erde

27. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Wichtige Eigenschaften der Erd-Atmosphäre 1 • Schutz vor schädlicher bzw. tödlicher Strahlung aus dem Weltraum (Filter für UV- und Röntgenstrahlung der Sonne) • lebensnotwendiges Sonnenlicht wird zu den Oberflächen der Kontinente und Ozeane durchgelassen • Thermostat • Schutz vor schneller Auskühlung und Überhitzung schützt - Wärmeausgleich zwischen Tag und Nacht • durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde von ca. +15 °C, gegenüber sonst ca. -18 °C • Wasser bleibt flüssig – Verhinderung der Vereisung / Reflexionstod des Planeten Die Erde

28. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Wichtige Eigenschaften der Erd-Atmosphäre 2 • Transport von Energie aus Bereichen in Äquatornähe zu mittleren und höheren Breiten • Niederschlagsverteilung durch die dynamische Verteilung • Hauptspeicher für Stickstoff, Reservoir für Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff • Verteilung und Abbau von natürlichen und anthropogenen (durch Menschen verursachte) Emissionen • durch Oxidation, Reaktionen mit Radikalen und Photolyse • Schutz vor kleineren Meteoriten, Reibung beim Eintritt Die Erde

29. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? Zusammenfassung • der Planet darf nicht zu schwer sein, denn eine zu starke Schwerkraft verhindert die Entwicklung komplizierter Strukturen und gast zuviel Kohlendioxid aus (verschärften Treibhauseffekt) • er darf nicht zu leicht sein, denn er muss eine Atmosphäre halten können • der Planet sollte sich schnell genug drehen, damit er rundum gleichmäßig bestrahlt wird • das Wetter muss zumindest eine Zone mit gemäßigten Temperaturen erlauben • die Umlaufbahn muss fast kreisförmig sein, damit die Jahreszeiten nicht zu starke Temperaturschwankungen hervorrufen • die Position in der vergleichsweise winzigen bewohnbaren Zone im Bannkreis seines Sternes ist unabdingbar Fazit

30. Thema: Wie einzigartig ist unsere Erde? wie einzigartig ist unsere Erde? • intelligentes Leben benötigt ganz besondere schützende Einflüsse, um sich auszubilden • wenn es Leben auf anderen Planeten gibt, wäre noch die Frage, in welcher Form es dort existiert Fazit

31. Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit Zeit für Fragen, Kritikund Anmerkungen