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Aufbau der Erde

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Geographie

Die Erde ist einer der acht Planeten in unserem Sonnensystem. Sie ist der einzige bekannte Planet, auf dem es Leben gibt. Wir haben schon viel über unsere Erde herausgefunden, doch bis heute sind der Aufbau der Erde und die Prozesse im Erdinneren noch nicht völlig geklärt. Es wurde noch keine Möglichkeit gefunden, tiefer als 12 km in den Erdboden zu graben, wegen des enormen Drucks und den hohen Temperaturen in der Tiefe. Dennoch konnten Wissenschaftler durch verschiedene Techniken einiges über den Aufbau der Erde herausfinden.

Erkenntnisse über den Aufbau der Erde

Während die Erdoberfläche schon seit langer Zeit erforscht und kartiert wird und ihre Landformen gedeutet werden, wird die Geologie der darunter gelegenen Schichten der Erdkruste erst seit dem 18. Jahrhundert erforscht. Mithilfe von Bohrungen in die Erde sollte festgestellt werden, welche Schichten sich im Erdinneren verbergen und aus was diese sich zusammensetzten. Jedoch sind die Temperaturen in der Tiefe höher als zunächst erwartet.

Bis heute reicht die tiefste bisher mögliche Bohrung nur etwa 12 km tief. Sie wurde auf der Halbinsel Kola vorgenommen. In Deutschland erreichte die kontinentale Tiefbohrung (KTB) eine Tiefe von 9101 Metern. Forscher*innen konnten jedoch andere Wege finden, um mehr über den Aufbau der Erde zu erfahren.

Je tiefer man in das Erdinnere gelangt, umso höher wird die dort herrschende Temperatur. Das ist schon seit Jahrtausenden durch Bergwerke bekannt und durch Vulkanismus augenscheinlich. Auch durch Erdbeben konnten mehr Informationen über den Aufbau der Erde gewonnen werden. Daher hat man schon in früher Antike vermutet, dass tiefere Schichten der Erde flüssig sind. Schon die griechischen Naturphilosophen machten sich Gedanken über die genaue Struktur und Entstehung der Erde. Die detaillierte Erforschung des Erdinnern begann vor etwa 200 Jahren. So konnte nachgewiesen, dass die Erde schalenförmig aufgebaut ist.

Seismographen sind wichtige Werkzeuge bei der Erforschung des Erdinneren. Sie zeichnen Erschütterungen von Erdbeben auf. Die Erdbebenwellen breiten sich, ähnlich wie Schallwellen in der Luft, durch den gesamten Erdkörper aus. In dichtem und hartem Material werden die Erschütterungen schneller weitergeleitet als in leichterem und weicherem Material. Die Wellen verhalten sich also je nach Zusammensetzung und Eigenschaften des Materials anders. Dadurch kann darauf geschlossen werden, wie die Erde im Inneren aufgebaut ist.

In Abbildung 1 ist ein Seismograph zu sehen.

Abbildung 1: SeismographQuelle: planet-schule.de

Der Schalenbau der Erde

Der Aufbau der Erde ist schalenförmig. Man spricht daher auch vom Schalenbau der Erde. Die einzelnen Schalen der Erde weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. Druck, Temperaturen und der Aggregatzustand sind in jeder Erdschicht unterschiedlich. Es wird in folgende drei Hauptschalen unterschieden:

  • Erdkruste
  • Erdmantel (oberer und unterer Erdmantel)
  • Erdkern (äußerer und innerer Erdkern)

Schalenaufbau Erde Planet StudySmarterAbbildung 2: Schalenaufbau der Erde

Der Erdkern

Der Erdkern ist das Innere der Erde und ist vollständig vom Erdmantel umgeben. Er hat insgesamt einen Durchmesser von 6942 km und macht daher nur ein Sechstel des Volumens der Erde aus. Aufgrund seiner hohen Dichte trägt er jedoch rund ein Drittel zur Masse der Erde bei. Der Erdkern lässt sich in zwei Komponente aufteilen: Der feste innere und der flüssige äußere Erdkern.

Der innere Erdkern

Der innere Erdkern beginnt bei einer Tiefe von 5150 km und reicht bis zum Erdmittelpunkt. Er besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel. Man geht davon aus, dass er aus 80% Eisen und 20% Nickel zusammengesetzt ist. Im Inneren Erdkern ist es sehr heiß, etwa um die 5000 Grad Celsius. Dennoch ist der innere Erdkern fest, was an dem enormen Druck liegt, der in dieser Tiefe herrscht. Die äußeren Schichten um den inneren Erdkern drücken diesen so fest zusammen, dass er sich gar nicht flüssig werden kann.

Der äußere Erdkern

Auch der äußere Erdkern besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel, jedoch setzt er sich zudem auch aus zusätzlichen, leichteren Elementen zusammen. Hier herrschen 3000 bis 5000 Grad. Er beginnt ab einer Tiefe von etwa 2900 km und endet an der Grenze zum inneren Erdkern bei 5150 km. Der äußere Erdkern ist im Gegensatz zum inneren Erdkern aus flüssigem Material. Das Magnetfeld der Erde entsteht im äußeren Erdkern.

Wie genau das "Erdmagnetfeld" entsteht und wie "Erdmagnetismus" funktioniert, erfährst du in einer separaten Erklärung. Wenn dich dieses Thema interessiert, schau dort gerne vorbei!

Der Erdmantel

Der Erdkern wird umhüllt vom Erdmantel und schließt an die Erdkruste an. Der Erdmantel liegt also zwischen dem Erdkern und der Erdkruste. Er ist die voluminöseste und massenreichste Schichte der Erde. Er besteht aus einem Material, das aluminiumarm und eisen- und magnesiumreich ist. Durch einen Dichteunterschied zwischen der Erdkruste und dem äußeren Erdkern entsteht die Mantelkonvektion und es kommt im Erdmantel zu Konvektionsbewegungen.

Als Mantelkonvention wird der Prozess bezeichnet, bei dem Wärme von dem Erdkern an den oberen Erdmantel übertragen wird. Dabei wird der harte Erdmantel durch die langsamen Magmaströme umgewälzt.

Im Erdinneren erhitzt sich Gesteinsmaterial, steigt auf zur Erdkruste, kühlt sich dabei ab und versinkt wieder. Heiße Gesteinsmassen können bis zu drei Zentimeter pro Jahr aufsteigen. Dadurch werden die Kontinentalplatten in der Erdkruste bewegt.

Konvektionserscheinungen verursachen die Drift der Kontinente, die Auffaltung von Gebirgen und auch viele Vulkanausbrüche.

Eine separate Erklärung erklärt dir, was genau die "Mantelkonvektion" ist und wie sie funktioniert. Außerdem kannst du dich mit den dazugehörigen Erklärungen auch genauer über die "Kontinentaldrift", "Vulkanismus" oder die "Gebirgsentstehung" informieren.

Der Erdmantel lässt sich in den oberen Erdmantel und den unteren Erdmantel unterteilen.

Der obere Erdmantel

An die Erdkruste schließt sich der obere Erdmantel an. Der obere Erdmantel ist insgesamt circa 700 km dick und kann zwischen 120 bis 660 Kilometer tief sein. Die oberste Schicht des oberen Erdmantels besteht aus festem Gestein und bildet zusammen mit der Erdkruste die Lithosphäre (= äußere Gesteinshülle der Erde). Die Lithosphäre ist nicht starr, sondern in mehrere riesige Platten zerlegt, die sich gegeneinander bewegen.

Die Lithosphäre ist eine Geosphäre der Erde. Mehr dazu erfährst du in separaten Erklärungen.

Unter der Lithosphäre schließt sich die Asthenosphäre an. Hier schmelzen bei Temperaturen um 1.200 - 1.500 °C und einem Druck von 300 - 500 kbar die Gesteine teilweise auf und bilden eine plastische Fließzone.

Die Einheit kbar steht für Kilobar. 1 kbar sind 1000 bar. Bar ist die Einheit, mit der man Druck misst und angibt.

Der obere Erdmantel besteht aus Peridotit, einem Gestein. Chemisch gesehen besteht Peridotit zu rund 90 % aus den Elementen Sauerstoff, Silizium und Magnesium. Er hat eine Dichte von 3,1 - 4,2 g/cm³.

g/cm³ steht für Gramm pro Kubikzentimeter. Mit dieser Einheit gibt man das Verhältnis der Masse zum Volumen an. Bei 1 g/cm³ kommt also ein Gramm auf einen Kubikzentimeter.

Der untere Erdmantel

Der untere Erdmantel reicht bis zu einer Tiefe von 2.900 km. Durch die enorme Druckzunahme auf 1.000 - 1.400 kbar ist der untere Erdmantel wieder fest. Der untere Erdmantel hat ungefähr die gleiche Zusammensetzung wie der obere Erdmantel. Da die Minerale bei hohen Drücken und Temperaturen in andere Modifikationen übergehen, hat der obere Erdmantel eine höhere Dichte als der untere. Sie beträgt 5,5 g/cm³. Die Temperatur steigt auf 1.900 - 3.700 °C an.

Die Erdkruste

Die Erdkruste ist die äußerste Schale der Erde. Sie ist fest und mit einer durchschnittlichen Dicke von 35 km die dünnste der drei Schalen der Erde und bildet die oberste Schicht der Lithosphäre.

Man unterscheidet zwei Typen von Krustenmaterial:

  • die kontinentale Erdkruste
  • die ozeanische Erdkruste

Die zwei Arten der Erdkruste unterscheiden sich in ihrer Entstehung, ihrer Zusammensetzung, ihrer Dichte und ihrer Dicke. Sie werden beide vom festen Anteil des oberen Erdmantels unterlagert.

Die bisher über andere Planeten und ihre Monde gewonnenen Daten deuten darauf hin, dass die Erde in unserem Sonnensystem der einzige Himmelskörper ist, der zwei unterschiedliche Krustenarten besitzt.

Die kontinentale Erdkruste

Die kontinentale Erdkruste besteht hauptsächlich aus Silizium und Aluminium. Sie ist mit einer Dichte von circa 2,7 g/cm³ leichter als die ozeanische Kruste. Die kontinentale Erdkruste hat eine Dicke von 30 bis 60 km, wobei ihr Durchschnitt bei etwa 40 km liegt. Unter Gebirgen reicht sie überdurchschnittlich weit hinab.

Die kontinentale Kruste besteht aus einzelnen Platten, die als Kontinentalblöcke oder als Kontinentalschollen bezeichnet werden und von der ozeanischen Kruste umgeben sind.

Die ozeanische Erdkruste

Die ozeanische Erdkruste bezeichnet den ozeanischen Anteil der Erdkruste im Schalenbau der Erde. Auch sie ist somit ein Teil der Lithosphäre. Die ozeanische Erdkruste hat neben Sauerstoff und Silizium einen hohen Magnesiumanteil. Sie entsteht an den Grenzen von auseinanderdriftenden Lithosphärenplatten am Ozeanboden, wo aus dem Erdmantel laufend Magma austritt und erstarrt.

Die ozeanische Erdkruste hat eine relativ hohe Dichte von circa 3 g/cm³. Diese Dichte geht mit einer geringen Dicke der ozeanischen Erdkruste von fünf bis sieben Kilometern einher. Nur vereinzelt ist sie über zehn Kilometer dick.

In Abbildung 2 erkennt man die ozeanische und die kontinentale Erdkruste. Zusammen mit dem oberen Erdmantel bilden sie die Lithosphäre.

Aufbau der Erde Lithosphäre Erdkruste Erdmantel StudySmarterAbbildung 2: ozeanische und kontinentale ErdkrusteQuelle: wikipedia.de

Aufbau der Erde - Plattentektonik

Die Plattentektonik ist ein wichtiger Bestandteil, wenn es um den Aufbau der Erde geht, denn sie findet in der äußeren Erdhülle, also der Lithosphäre statt. Die Erdkruste und der obere Erdmantel sind von dynamischen Prozessen gekennzeichnet.

Die Plattentektonik beschreibt die Wissenschaft über dynamische Vorgänge in der Lithosphäre der Erde.

Es wird davon ausgegangen, dass die äußere Erdhülle in Lithosphärenplatten, die man auch als Erdplatten oder Kontinentalplatten bezeichnen kann, unterteilt ist. Diese liegen auf dem oberen Erdmantel auf und wandern umher. Diesen Vorgang nennt man Kontinentaldrift.

Auch die Mantelkonvektion, bei der der Erdmantel langsam umgewälzt wird, ist ein Phänomen der Plattentektonik. Prozesse, die mit diesen Phänomenen einhergehen, sind unter anderem die Entstehung von Gebirgen und Vulkanen.

Mehr Informationen zu Phänomenen der "Plattentektonik" wie die "Kontinentaldrift", die "Mantelkonvektion" oder "Vulkanismus" findest du in separaten Erklärungen.

Aufbau der Erde - Das Wichtigste

  • Die tiefsten Bohrungen liegen in circa 12 km Tiefe.
  • Der Aufbau der Erde ist noch nicht vollständig erforscht.
  • Die Erde ist schalenförmig aufgebaut.
  • Es gibt 3 Hauptschalen: den Erdkern, den Erdmantel und die Erdkruste
  • Der Erdmantel lässt sich in den oberen und den unteren Mantel unterteilen.
  • Die Erdkruste lässt sich in kontinentale und ozeanische Erdkruste unterteilen.
  • Die Lithosphäre besteht aus dem oberen Erdmantel und der Erdkruste.
  • Viele Ereignisse wie Vulkanismus oder Erdbeben passieren durch plattentektonische Vorgänge, die sich in der Lithosphäre abspielen.

Aufbau der Erde

Es gibt 3 Hauptschalen: den Erdkern, den Erdmantel und die Erdkruste

Die Erdkruste lässt sich in die kontinentale Erdkruste und die ozeanische Erdkruste unterteilen. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Entstehung, ihrer Zusammensetzung, ihrer Dichte und ihrer Dicke. 

Der äußere Erdkern ist flüssig. 

Die Erde ist in verschiedenen Schichten aufgebaut. Man nennt sie auch Schalen, da sie schalenförmig um die Erde liegen. Die einzelnen Erdschichten weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. 

Finales Aufbau der Erde Quiz

Frage

Welche Tiefe liegen die bisher tiefsten Bohrungen ins Erdinnere und wo wurden diese durchgeführt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die tiefsten bisher möglichen Bohrungen auf liegen in ca. 12 km tief und wurden auf der Halbinsel Kola durchgeführt. 

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Frage

In welcher Tiefe liegen die tiefsten Bohrungen in Deutschland und wieso wurden diese abgebrochen?

Antwort anzeigen

Antwort

In Deutschland liegen die tiefsten Bohrungen in einer Tiefe von 9101 Metern. Die Bohrung wurde abgebrochen, weil die Temperaturen höher als erwartet waren. 


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Frage

Wie ist die Erde aufgebaut und wie nennt man diesen Aufbau?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Erde ist schalenförmig aufgebaut. Dieser Aufbau wird Schalenbau der Erde genannt.


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Frage

In welche Hauptschalen wird beim Aufbau der Erde unterschieden?

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Antwort

 Es wird in folgende drei Hauptschalen unterschieden: Die Erdkruste, den Erdmantel und den Erdkern.

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Frage

Wie kann der Erdkern unterteilt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Erdkern kann in den inneren und den äußeren Erdkern unterteilt werden.

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Frage

Welche Temperaturen herrschen im inneren Erdkern und aus welchem Material besteht er?

Antwort anzeigen

Antwort

Im inneren Erdkern herrschen Temperaturen von 5000 Grad. Er ist der heißeste Teil. Der innere Kern besteht aus festem Material, hauptsächlich aus Eisen und Nickel. 


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Frage

Welche Temperaturen herrschen im äußeren Erdkern und aus welchem Material besteht er?

Antwort anzeigen

Antwort

Im äußeren Erdkern herrschen Temperaturen von 3000 bis 5000 Grad. Er besteht aus zähflüssigem Material, hauptsächlich Eisen und Nickel.


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Frage

Was hat der Erdkern für einen Radius und welchen Radius hat die gesamte Erde?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Erdkern hat einen Radius von etwa 3500 km. Der gesamte Radius der Erde beträgt insgesamt 6370 km.


Frage anzeigen

Frage

In was kann der Erdmantel unterteilt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Erdmantel kann in den oberen Erdmantel und den unteren Erdmantel unterteilt werden.

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Frage

Welche Dicke hat der obere Erdmantel?

Antwort anzeigen

Antwort

Der obere Erdmantel ist insgesamt ca. 700 km dick. 


Frage anzeigen

Frage

Aus welchem Gestein besteht der obere Erdmantel und aus was besteht dieses Gestein?

Antwort anzeigen

Antwort

Der obere Erdmantel besteht aus Peridotit. Peridotit  besteht zu rund 90 % aus den Elementen Sauerstoff, Silizium und Magnesium.

Frage anzeigen

Frage

Wie tief reicht der untere Erdmantel?

Antwort anzeigen

Antwort

Der untere Erdmantel reicht bis zu einer Tiefe von 2.900 km.


Frage anzeigen

Frage

In welche beiden Krustenmaterial Typen kann die Erdkruste unterteilt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Erdkruste kann in die                               kontinentale Erdkruste und die ozeanische Erdkruste unterteilt werden.


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Frage

Worin unterscheiden sich die kontinentale Erdkruste und die ozeanische Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die kontinentale Erdkruste und die ozeanische Erdkruste unterscheiden sich in ihrer Entstehung, ihrer Zusammensetzung, ihrer Dichte und ihrer Dicke.

Frage anzeigen

Frage

Wie dick ist die kontinentale Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die kontinentale Erdkruste hat eine Dicke von 30 bis 60 km.

Frage anzeigen

Frage

Aus was besteht die kontinentale Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die kontinentale Erdkruste besteht hauptsächlich aus Silizium und Aluminium.

Frage anzeigen

Frage

Aus was besteht die ozeanische Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die ozeanische Erdkruste besteht neben Sauerstoff und Silizium aus einen hohen Magnesiumanteil.

Frage anzeigen

Frage

Wo entsteht die ozeanische Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die ozeanische Erdkruste entsteht an den Grenzen von auseinanderdriftenden Lithosphärenplatten am Ozeanboden.

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Frage

Wie dick ist die ozeanische Erdkruste?

Antwort anzeigen

Antwort

Die ozeanische Erdkruste hat eine Dicke von 5-7 km.

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