Die Erde, der blaue Planet, ist der dritte Planet des Sonnensystems. Er ist bisher der einzige bekannte Ort, an dem sich Leben entwickeln konnte.

Astronomische Eckdaten

  • Mittlere Entfernung der Erde zur Sonne: 149.600.000 Kilometer
  • Umlaufzeit: 365,256 Tage
  • Mittlere Bahngeschwindigkeit: 29,78 km/s
  • Siderische Rotationszeit am Äquator: 23,93 Stunden
  • Neigung des Äquators zur Ekliptik: 23, 45°
  • Äquatordurchmesser: 12.756 km
  • Masse: 5,97 Trilliarden Tonnen
  • Dichte: 5,515 g/cm³
  • Volumen: 1,0832 Billionen km³
  • Oberfläche: 511,2 Millionen km²

Innerer Aufbau der Erde

Zwar ist die Erde der am besten erforschte Planet. Dennoch gibt es technische Grenzen. Während der Erdmittelpunkt 6.371 Kilometer entfernt ist, ging die tiefste durchgeführte Bohrung nur bis in eine Tiefe von 12,3 Kilometern. Die Erde besteht aus dem inneren Kern, dem äußeren Erdkern, dem unteren Mantel, der Übergangszone, dem oberen Mantel und der Erdkruste.

Innerer Kern

Der innere Kern hat einen Durchmesser von 2.550 Kilometer und beginnt in einer Tiefe von 5.100 Kilometer. Er besteht hauptsächlich aus Eisen mit einem großen Anteil von Nickel, während weitere Metalle, Sauerstoff und Schwefel in geringerem Umfang vorhanden sind. Obwohl eine Temperatur von 6.700 °C herrscht, sind die Elemente in einem festen Zustand, was am extrem hohen Druck liegt.

Äußerer Erdkern

Der 2.200 Kilometer dicke äußere Erdkern besteht ebenfalls hauptsächlich aus Eisen und Nickel. Die Temperatur liegt zwar mit 2.900 °C deutlich niedriger, allerdings ist der Druck deutlich geringer. Dadurch sind die Elemente zähflüssig und rotieren um den inneren Kern. Durch die Rotation und Konvektionsströmungen entsteht das Magnetfeld.

Unterer Mantel

Die aus Gesteinsmaterial bestehende, 2.000 Kilometer dicke Schicht ist zwar grundsätzlich fest, allerdings deutlich verformbar. Bei der etwa 200 bis 300 Kilometern dicken Mantel-Kern-Grenze kommt es zu starken physikalischen und chemischen Reaktionen zwischen den beiden Schichten. Heißes Gestein drängt dabei nach außen, während kaltes nach unten absackt. Dies ist ein starker Antrieb für die Kontinentalverschiebung und kann große vulkanische Aktivitäten verursachen. Die Hauptminerale sind Mg-Perowskit und Magnesiowüstit.

Übergangszone

Wie die übrigen Schichten ist die Überganszone zwischen unterem und oberen Mantel nicht klar abzugrenzen und wird teilweise zum oberen Mantel gezählt. Sie besitzt eine Dicke von etwa 250 Kilometern und besteht vor allem aus den Mineralen Wadsleyit (410 bis 520 Kilometer) und Ringwoodit (520 bis 660 Kilometer).

Oberer Mantel

Der obere Mantel beginnt bei einer durchschnittlichen Tiefe von 35 Kilometern. Er ist etwa 600 Kilometer dick und besteht aus verschiedenen Elementen, vor allem Gestein aus Olivin, sowie gewissen Anteilen Peridotite in relativ fester Form. Ein wichtiger Teil ist die Asthenosphäre, wo ein leichter Rückgang der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen zu finden ist. Ein Großteil des Magmas, welches bei vulkanischen Aktivitäten eine Rolle spielt, stammt aus diesem Bereich.

Erdkruste

Die Erdkruste besitzt eine mittlere Dicke von 35 Kilometern, wobei sie an einigen Regionen nur 10 Kilometer misst. Sie stellt im astronomischen Vergleich eine Einmaligkeit dar, da es zwei verschiedene Arten gibt – die ozeanische sowie die kontinentale Kruste. Während beide aus einem hohen Anteil Sauerstoff und Silizium bestehen, besteht die ozeanische Kruste zu einem hohen Anteil aus Magnesium, während die kontinentale deutlich mehr Aluminium enthält. Der unterste Teil der Erdkruste, die Lithosphäre, ist wichtig für die plattentektonischen Vorgänge, durch die die Erdoberfläche ihre Form bekommen hat, beispielsweise was die Form der Kontinente betrifft. Sie besteht aus zahlreichen verschiedenen, in Bewegung befindlichen Platten. Stoßen zwei Platten aufeinander, kann es zu schweren Erdbeben und Vulkanausbrüchen kommen.

Die Erdoberfläche

Die Erdoberfläche bezeichnet den Übergang von der festen Erdkruste sowie von darauf befindlichem Wasser zur Atmosphäre. Über 70% der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt.

Ozeane

Dieser große Anteil wird vor allem durch die Ozeane erreicht. Am bekanntesten sind dabei der Atlantische, Pazifische und Indische Ozean. Daneben gibt es noch den Arktischen und den Südlichen Ozean, die in der Populärliteratur häufig einem der anderen Weltmeere zugeordnet werden. Die Ozeane besitzen teilweise deutlich unterschiedliche Eigenschaften wie beispielsweise in Bezug auf die genaue chemische Zusammensetzung, Temperatur oder Tiefe. Gemeinsam haben sie, dass es sich um Salzmeere handelt.

Sonstige Gewässer

Daneben gibt es weitere Gewässer, welche durch zahlreiche Kategorisierungen einteilbar sind. Neben weiteren Salzwassergewässern gibt es solche aus Süßwasser, bei denen kein oder nur sehr geringe Mengen Salz enthalten sind. Süßwasser ist mit einem Anteil zwischen 2,6 und 3,5 % allerdings eher selten auf der Erde zu finden.

Atmosphäre und Klima

Über der Erdoberfläche liegt eine gasförmige Hülle, die Athmosphäre. Deren genauer Zustand wird vom Wetter beeinflusst.

Atmosphäre

Die Atmosphäre unterscheidet sich in ihrer genauen chemischen Zusammensetzung je nach der Höhe, auf der sie betrachtet wird. Auf den ersten 85 Kilometern, der Homosphäre, besteht das Gasgemisch aus vermischtem Stickstoff (78,084 %), Sauerstoff (20,946 %) sowie aus Argon (0,934 %). Daneben gibt es Aerosole und Spurengase, darunter Kohlenstoffdioxid, Methan, Ozon, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Stickstoff­verbindungen. Obwohl Kohlenstoffdioxid einen relativ kleinen Anteil aufweist, ist es als Treibhausgas entscheidend.

Die Homosphäre wird dabei in die Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre unterteilt. In der Troposphäre, die bis in eine Höhe von 15 Kilometern führt, wird die Luft mit zunehmender Höhe immer kühler und erreicht -80 °C. Durch die Ozonschicht in der 35 Kilometer hohen Stratosphäre nimmt dort die Temperatur hingegen wieder zu. Für Sternschnuppen ist die Mesosphäre verantwortlich. Hier, wo die Temperatur mit steigender Höhe auf bis zu -100 °C abnimmt, verglühen Staubpartikel und kleinere Meteoriten.

In der darüber liegenden Heterosphäre ist die Zusammensetzung der Luft nicht mehr einheitlich, sondern entmischt. Zudem dissoziiert das Kohlendioxid sowie die geringen Mengen Wasserdampf. Mit steigender Höhe gibt es immer mehr freie O-Atome, während Sauerstoffmoleküle seltener werden. Unterschieden wird zwischen der Thermosphäre, die sich in einer Höhe bis 500 Kilometer befindet und wo Temperaturen von über 1.700 °C herrschen, und der Exosphäre. Diese erreicht eine Höhe von bis zu 10.000 Kilometer, wobei der Übergang zum Weltall fließend ist. Einzelne Gasatome können aus der Atmosphäre ins All entweichen.

Klima

Als Klima werden alle meterologischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum von vielen, meist 30, Jahren verstanden. Damit unterscheidet es sich vom Wetter, welches kurzfristige Änderungen beachtet. Das Klima veränderte sich im Laufe der erdgeschichtlichen Entwicklung erheblich. Ein aktuell durch Menschen mitverursachter Klimawandel ist Gegenstand zahlreicher politischer und gesellschaftlicher Diskussionen.

Je nach typischerweise vorhandenen Klimaelementen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, etc.) wird das Klima auf der Erde in verschiedene Bereiche aufgeteilt. Dazu zählen Tropisches Regenwaldklima, Savannenklima, Steppenklima, Wüstenklima, Etesienklima, Feuchtgemäßigtes Klima, Sinisches Klima, Feuchtkontinentales Klima, Transsibirisches Klima, Sommertrockenes Kaltklima, Tundrenklima und Eisklima. Eine vor allem in der Schule vorgenommene, allgemeine Unterteilung unterscheidet das Klima grob in Ost-West-Richtung. Diese Zonen sind die Tropen, Subtropen, gemäßigte Zone, Subpolargebiete und Polargebiete.

Entstehung und Erdzeitalter im Überblick

Die Erde entstand vor ca. 4,6 Milliarden Jahren und war zunächst unbewohnbar. Die Oberfläche änderte sich im Laufe der Jahrmilliarden erheblich.

Entstehung

Zahlreiche Asteroiden, Staub und Gas zogen sich gegenseitig an und verdichteten sich aufgrund der eigenen Schwerkraft.

Hadaikum

Die Erdoberfläche bestand zunächst vor allem aus Magma, welches sich langsam verfestigte. In dieser Zeit bekam die Erde ihre grundsätzliche, relativ kugelförmige Form. Am Ende des 600 Millionen Jahre dauernden Hadaikum kam es zum sogenannten Großen Bombardement, bei dem der Urozean vermutlich durch Meteroiteneinschläge verdampft wurde.

Archaikum

In den nächsten 1,5 Milliarden Jahren entstanden die ersten Formen des Lebens. Sie entwickelten sich bis zu Blaualgen und Stromatolithen. Es existierte noch kein freier Sauerstoff in der Atmosphäre. Zudem entstand der erste Superkontingent Ur.

Proterozoikum

Der Sauerstoffgehalt in den folgenden 2 Milliarden Jahren stieg stark an. Als Grund werden Einzeller gesehen, die im Ozean lebten und wie heute lebende Pflanzen Photosynthese für den Stoffwechsel einsetzten. Zu dieser Zeit gab es ebenfalls einen Superkontinent namens Rodinia, der allerdings, wie der Rest der Erde, komplett von Eis bedeckt gewesen sein könnte.

Phanerozoikum

Das Phanerozoikum begann vor etwa 500 Millionen Jahren und ist durch eine wechselvolle Geschichte geprägt. Es gab mehrere große Eis- und Warmzeiten und das Leben auf der Erde formte zahlreiche neue Arten. Es kam zu fünf große Massensterben, wobei das bekannteste wie auch letzte Ereignis dieser Art das Aussterben der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahre war. Dennoch konnten immer wieder einige Tierarten überleben und zahlreiche neue Arten entstanden.

Mond und weitere Begleiter

Im Bezug zur Erde ist vor allem der Mond als Satellit bekannt. Daneben gibt es einige Asteroiden sowie künstliche Begleiter, die im Bezug zur Erde stehen.

Mond

Der Mond ist das einzige Objekt außer der Erde, auf dem jemals Menschen waren. Er besitzt einen Durchmesser von 3.476 Kilometern, der sich ähnlich wie die Erde in verschiedene Schichten aufteilt. Entstanden ist der fünftgrößte Mond des Sonnensystems bei der streifenden Kollision eines Himmelskörpers, welcher wahrscheinlich die Größe des Mars hatte, mit der frühen Erde. Dabei wurde von beiden Objekten Material frei, welches sich sammelte und schließlich den Mond formte. Das heiße Magma, welches auf der Oberfläche zunächst vorherrschte und durch Einschläge kleinerer Himmelskörper immer wieder an die Oberfläche befördert wurde, kühlte im Laufe der Zeit ab und hinterließ das heutige Bild. Der Mond driftet pro Jahr 3,8 Zentimeter von der Erde weg. Aktuell beträgt die Entfernung 384.000 Kilometer.

Der Mond hat einen erheblichen Einfluss auf die Erde. Der Mensch war seit jeher fasziniert vom Mond, welcher zahlreiche religiöse, kultische und kulturelle Auswirkungen hatte. So gab es in den Mythologien und Religionen auf allen Kontinenten bis auf Australien den Glauben an Mondgöttinen und Mondgötter. Noch heute gibt es Menschen, die dem Aberglauben anhängen, der Mond würde die Menschen wie Tiere beeinflussen. Gut nachgewiesen sind hingegen die Einflüsse des Mondes auf die Gezeiten. Die Gravitation des Mondes auf die Erde bewirkt, dass Wasser zum Mond hingezogen wird. Zusammen mit der Rotation der Erde werden so Ebbe und Flut verursacht. Auf der mondzugewandten Seite der Erde hebt sich die Erdkruste durchschnittlich um 30 Zentimeter Richtung Mond.

Asteroiden

Die Erde hat einige weitere Begleiter, die allerdings weniger bekannt sind. Es handelt sich dabei um Asteroiden, die als koorbitale Begleiter bezeichnet werden. Sie befinden sich entweder auf einer Hufeisenumlaufbahn, kreuzen also zeitweise die Umlaufbahn der Erde um die Sonne, wie 2002 AA29 und (419624) 2010 SO16. Eine weitere Form sind Quasisatelliten, die sich ähnlich wie ein Satellit verhalten, dabei allerdings nur vom Zentralgestirn, in dem Fall also der Sonne, gravitationstechnisch beeinflusst werden. Von 1996 bis 2006 war dies beispielsweise 2003 YN107, der die Erde in dieser Zeit in einem Umkreis von 15 Millionen Kilometern umkreiste.

Künstliche Begleiter

Der Mensch hat seit 1957 einige künstliche Objekte ins All geschossen, welche die Erde für wissenschaftliche, kommerzielle oder militärische Zwecke umkreisen. Häufig genutzte Funktionen sind beispielsweise Satellitenfernsehen und GPS. Eines der bekanntesten und das aktuell größte künstliche Objekt ist die Internationale Raumstation ISS, auf der bis zu sechs Astronauten gleichzeitig leben.

Leben auf der Erde

Die Erde ist nach den heutigen Erkenntnissen der einzige Planet, auf dem es Leben gibt. Wie dieses genau entstanden ist und wie es sich entwickelt hat ist Gegenstand kontroverser Debatten. Im Isua-Gneis am Rande des grönländischen Eisschildes wurden die mit 3,8 Milliarden Jahren bisher ältesten Funde gemacht, die einem einfachen Leben zugeordnet werden könnten. Dabei handelt es sich um urtümliche Mikroben, die sich vermutlich aus äußerst primitiven Stoffwechselprozessen an Schwarzen Rauchern gebildet haben. Sicher nachzuvollziehen sind 3,5 Milliarden Jahre alte Funde aus Südafrika. Durch Evolutionsprozesse durchliefen die Lebewesen verschiedene Entwicklungen, was dazu führte, dass immer neue Arten entstanden.

Über 99 % der Arten, die es auf der Erde gegeben hat, sind inzwischen ausgestorben. Grund sind unter anderem fünf große Massensterben. Einige Tiergruppen wie die Dinosaurier gelten zwar als ausgestorben, sind es im streng wissenschaftlichen Sinn allerdings nicht. Einige kleine Dinosaurier entwickelten sich zu den heutigen Vögeln. Andere Tiere wie beispielsweise der Quastenflosser galten lange Zeit als ausgestorben, wurden letztlich allerdings wiedergefunden. Zahlreiche Tierarten gelten als vom Aussterben bedroht.

Durch die evolutionsbedingte Verwandtschaft der Tiere inklusive des Menschen ist der Aufbau des Lebens grundsätzlich gleich oder zumindest sehr ähnlich. Das bekannte Leben besteht chemisch gesehen primär aus Wasser und organischen Kohlenstoffverbindungen. Die DNA zwischen verschiedenen Arten ist ebenfalls teilweise sehr ähnlich. Bei Menschen und Schimpansen stimmen 98,5 % des Erbguts miteinander überein. Selbst mit Hefepilzen haben Menschen 30 % der DNA gemeinsam.

Fast die Hälfte der heute lebenden Arten sind Insekten. Zahlreiche Varianten gibt es bei den Weichtieren, Pilzen, Bedecktsamern, Spinnentieren, Krebstieren, Faden-, Platt- und Ringelwürmern, Nesseltieren, Schwämmen, Farnen, Bärlapppflanzen, Moosen, Bakterien, Vögeln, Schuppenkriechtieren, Amphibien, Strahlenflossern und Stachelhäutern. Zu den Säugetiere, ebenfalls recht häufig anzutreffen, zählen etwa 4.000 Arten, darunter der Mensch.