Geophysik an der Universität zu Kiel

Karteikarten und Zusammenfassungen für Geophysik an der Universität zu Kiel

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Wie verläuft die Bewegung der Planeten unseres Sonnensystems?

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Wie sind die Planeten und die Sonne entstanden?

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Wie ist der Mond entstanden?

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Was war die Differentiation der Erde?

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Wie ist die Erde entstanden?

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Woher weiß man, dass die Erde einen Schalenaufbau besitzt?

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Was ist die Erdkruste?

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Was ist die Mohorovičić-Diskontinuität?

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Was ist die Übergangszone (Mantel)?

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Was ist der Erdkern?

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Wie ist die Erde aufgebaut?

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Wie verläuft die Temperatur im Erdinneren?

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Geophysik

Wie verläuft die Bewegung der Planeten unseres Sonnensystems?

Alle Planeten drehen sich in gleicher Richtung um die Sonne annähernd auf einer Ebene.

Geophysik

Wie sind die Planeten und die Sonne entstanden?

  • Eine diffuse runde Gas- und Staubwolke beginnt zu kontrahieren.
  • Als Folge der Kontraktion und Rotation formt sich eine flache rasch rotierende Scheibe, deren Masse im Zentrum konzentriert ist und aus der die Proto-Sonne entsteht.
  • Aus der umgebenden Gas- und Staubscheibe gehen durch Kondensation und Kollision zunehmend größere Aggregate und schließlich die Planetesimale hervor.
  • Die terrestrischen Planeten sind das Ergebnis vielfacher, gravitativer bedingter Kollision und Akkretion von Planetesimalen. Die großen äußeren Planeten sind dagegen durch die Akkretion von Gasen entstanden.

Geophysik

Wie ist der Mond entstanden?

  • Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren schlug ein Mars-großer Körper auf die Erde auf.
  • Der Aufprall erzeugte eine riesige Menge Schuttmaterial, das in den Weltraum geschleudert wurde.
  • Der Aufprall beschleunigte die Rotationsgeschwindigkeit der Erde und kippte die Achse auf 23°.
  • Es bildete sich ein Magmaozean an der Oberfläche der Erde und aus dem Schuttmaterial akkredierte der Mond.

Geophysik

Was war die Differentiation der Erde?

  • Einschläge von Planetesimalen und größeren extraterrestrischen Körpern und radioaktiver Zerfall setzten eine hohe Energie frei.
  • Erdinneres befand sich in einem weichen Zustand, in
    dem einzelne Komponenten frei beweglich waren.
  • Interne Differentiation führte zur radialen Dichtestruktur der Erde.
  • Entstehung des Erdkerns: Geschmolzenes Eisen und Nickel löste sich aus der Silikatmatrix --> war schwerer als das Umgebungsmaterial --> sank aufgrund der Gravitation zum Erdzentrum und bildete den Erdkern.

Geophysik

Wie ist die Erde entstanden?

  • Primitive Erde: Entsteht durch Akkretion. Dauer nur ca. 100 Mio Jahre
  • Differenzierte Erde: Durch Aufheizung entsteht ein Magma-Ozean und führt zu gravitativen Entmischung in den schweren metallischen Kern (vor allem Eisen und Nickel) und den leichten Silikatmantel.
  • Entwickelte Erde: Partielles Schmelzen im Mantel bildet
    Basaltmagmen, die dem Mantel entzogen werden und die Kruste bilden.
  • Heutige Erde: Weitere Fraktionierungen in der Kruste

Geophysik

Woher weiß man, dass die Erde einen Schalenaufbau besitzt?

  • Ausbreitungsverfahren Seismischer Wellen
  • Chemische Zusammensetzung und Phasenzustand der Erde
  • Physikalische Parameter wie Dichte, Druck Schwere und Temperatur zeigen eine Radialsymmetrie.

Geophysik

Was ist die Erdkruste?

  • Die Erdkruste wird unterteilt in eine Ober- und eine Unterkruste.
  • Kontinentale Kruste ist 20-70 km mächtig. Sie besitzt saure Gesteine in der oberen Kruste und vermutlich basische Gesteine in der tiefen Kruste.
  • Ozeanische Kruste ist im Mittel 6-7 km mächtig. Sie besitzt basische Gesteine.
  • P-Wellen Geschwindigkeiten von unter 8 km/s.

Geophysik

Was ist die Mohorovičić-Diskontinuität?

Die Krusten-Mantel Grenze wird durch einen Sprung der Geschwindigkeit der seismischen Wellen (P-Wellen auf über 8km/s) definiert.

Geophysik

Was ist die Übergangszone (Mantel)?

  • Signifikante Gechwindigkeitsanstiege in 410 und 670 km.
  • Zonen von Phasenumwandlungen
  • 410 km Olivin geht in Spinelstruktur 7.5% höhere Dichte
  • In 670 km Tiefe weitere Phasenumwandlung
  • Darunter allmähliche Zunahme der Geschwindigkeiten bis zur Kern-Mantel-Grenze

Geophysik

Was ist der Erdkern?

  • Besteht aus Eisen und Nickel (durch Meteoriten bestätigt)
  • Äußerer Kern: 2900 km – 5100 km. Flüssig (keine S-Wellen)
  • Innerer Kern: 5100 km – 6371 km: Fest (S-Wellen treten wieder auf)
  • Ca. 1/3 der Masse der Erde aber nur 1/6 des Erdvolumens.

Geophysik

Wie ist die Erde aufgebaut?

  • Erdkruste: 0-70 km ca. 4% der Gesamtmasse Temperaturen -50°C – 500°C
  • Erdmantel: 40-2890 km ca. 63% der Gesamtmasse Temperaturen 450°C – 3000°C
  • Äußerer Kern (flüssiges Eisen-Oxid): 2980-5100 km ca. 31% der Gesamtmasse Temperaturen 2900°C – 4000°C
  • Innerer Kern (festes Eisen-Nickel) 5100-6371 km ca. 2% der Gesamtmasse Temperaturen 4000°C – 6700°C

Geophysik

Wie verläuft die Temperatur im Erdinneren?

  • Nicht so gut bekannt.
  • Geothermischer Gradient in
    kontinentaler Kruste: ca. 3°/100 m.
    Steiler Gradient weist auf
    konduktiven Transport hin.
  • Temperatur Basis kontinentale
    Lithosphäre: 1300° - 1400°.
    Darunter partielles Aufschmelzen.
  • Steiler Temperaturanstieg an der
    Kernmantelgrenze (etwa 1000°C).
  • Da innerer Kern fest, müssten die
    Temperaturen unter 5000°C liegen,
    was aber umstritten ist.

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