Der Planet Erde
Die Erde ist unsere Heimat und der einzige bekannte natürliche Ort im Kosmos, auf dem wir leben können. Unser Planet ist der grösste Körper im Sonnensystem, der eine feste Oberfläche besitzt. Auch gibt es im Sonnensystem nur auf unserem Planeten an der Oberfläche flüssiges Wasser in nennenswerten Mengen. Die Erdoberfläche ist ein kompliziertes wechselwirkendes System aus Luft, Wasser, Land und Leben, das wir in unserer Zeit langsam zu verstehen beginnen.
Einige astronomische Dinge über den Planet Erde sind schon seit längerem bekannt. Die Erde umkreist als dritter Planet die Sonne auf einer nahezu kreisförmigen Bahn in einem Jahr. Die Erde dreht sich einmal in 23 Stunden und 56 Minuten um ihre eigene Achse. Die Drehung um ihre Achse und der jährliche Lauf um die Sonne kombiniert, führen dazu, dass im Mittel alle 24 Stunden die Sonne im Süden steht, es also Mittag ist. Für die unterschiedlich warmen Jahreszeiten ist wegen der heute fast kreisförmigen Umlaufbahn allein die Neigung der Erdachse zur Erdbahn verantwortlich. Die Achsenneigung bewirkt, dass die Taglängen und die Mittagshöhen der Sonne im jährlichen Zyklus variieren. Deshalb erhält ein Quadratmeter mitteleuropäischer Boden im Winter weniger Energie pro Tag als im Sommer, und es ist im Winter spürbar kälter als im Sommer (extreme und seltene Wetterlagen können das für einzelne Tage überkompensieren).
Der Erdumfang war bereits in der Antike bekannt. Man zeigte anhand der verschiedenen Sonnenhöhen an verschiedenen Orten, dass die Erde etwa 12’700 Kilometer im Durchmesser misst. Ein Wert, der nur ein paar Prozent vom modernen Wert abweicht. Kolumbus ging später von einem kleineren Wert aus; vermutlich um seine Pläne, Indien zu ereichen, machbarer erscheinen zu lassen.
Die Atmosphäre der Erde, d.h. die Luft die uns umgibt, ist zumindest in unserem Sonnensystem (1) einzigartig. Es haben einige Welten auch Atmosphären, doch nur eine Atmosphäre enthält einen wesentlichen Anteil an freiem Sauerstoff: die Atmosphäre der Erde. Man kann sich heute keinen anderen Prozess als die Photosynthese (2) der Pflanzen vorstellen, der in wesentlichen Mengen eine Planetenatmosphäre mit Sauerstoff anreichern kann.
Man kann kurz die besonderen Eigenschaften des Planeten Erde wie folgt zusammenfassen:
- 1/5 der Atmosphäre der Erde ist Sauerstoff.
- Die Erde ist die einzige Welt (3), auf der nachweislich Leben existiert (4).
- Die Erde ist die einzige Welt, auf der an der Oberfläche flüssiges Wasser in nennenswerten Mengen existiert (5).
- Die Erde ist die einzige Welt, die wir kennen, die eine atembare Atmosphäre besitzt.
- Die Erde besitzt ein Magnetfeld.
- Die Erde ist geologisch aktiv und hat als einzige Welt eine Plattentektonik (6).
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| Schrägansicht der Bahn der Erde um die Sonne. Die Neigung der Erdachse verursacht die Jahreszeiten. Die Erde ist 3000x zu gross dargestellt. Graphik: R. Brodbeck. |
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| 1 Grosse Halbachse 2 (Äquator minus Pol)/Äquator 3 Auf die Sterne bezogen (siderisch) 4 Am Äquator, 1g = 9.81 m/s2 5 Auf der festen Oberfläche Erdellipsoid oben nach IAU 1976. Auch häufig verwendet WGS84: a = 6378.137 km f = 1/298.257223563 |
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Beobachtung
Wie auch bei den anderen Planeten sollen Sie an dieser Stelle ein paar Worte zur Beobachtung des Planeten Erde finden. Selbstverständlich ist es kein Problem, die Erde zu sehen, sie brauchen nur aus dem Fenster zu sehen. Es gibt aber ein paar leicht beobachtbare Phänomene der Erde als Planet:
Die Kugelgestalt der Erde lässt sich am leichtesten an der Küste beobachten. Mit einem Fernglas kann man sehen, dass ein Schiff nicht einfach immer kleiner wird, je weiter es sich von der Küste entfernt, sondern es versinkt gewissermassen hinter dem Horizont. Die Masten sieht man am längsten. Ebenso kann die Kugelgestalt der Erde bei einer Mondfinsternis erkannt werden. Der Vollmond wird dann im Laufe einer Stunde vom kreisförmigen Schatten der Erde geschluckt.
Die Drehung der Erde um ihre eigene Achse äussert sich im Wechsel von Tag und Nacht. Während der Nacht lässt sich auch verfolgen, dass die Sterne auf- und untergehen. Oder man beobachtet, wie sich der grosse Wagen im Laufe der Stunden scheinbar um den Polarstern dreht. Auch die nach einem Interkontinentalflug notwendige Umstellung der Uhr auf eine andere Lokalzeit ist eine Folge der Kugelgestalt der Erde und ihrer Drehung um sich selbst. Es geht in jedem Augenblick irgendwo auf der Erde die Sonne auf oder unter. Wenn man möchte, dass um 12 Uhr wenigstens einigermassen die Sonne im Mittag steht, so muss man notwendigerweise Zeitzonen einführen. Sonst muss man in Kauf nehmen, dass in Amerika der kleine Zeiger auf 8 Uhr (20 Uhr) steht, wenn Mittagspause ist.
Die Kugelgestalt der Erde war unter den Gelehrten seit der Antike kaum bestritten. Anders verhielt es sich mit der jährlichen Bewegung der Erde um die Sonne; also das heliozentrische Weltbild. Man braucht ein Teleskop, um die wirklich harten Beweise wie Abberation und Fixsternparallaxe für das heliozentrische Weltbild (7) zu erbringen. Doch auch der Wechsel der Jahreszeiten, und dass je nach Jahreszeit andere Sternbilder den Abendhimmel schmücken, ist eine Folge unserer Bewegung um die Sonne. Wer etwas Geduld aufbringt, kann im Laufe von Wochen die Oppositionsschleife eines Planeten verfolgen, z.B. beim Planeten Mars. Diese scheinbare Bewegung der Planeten vor der Kulisse der Sternbilder lässt sich viel eleganter mit einem heliozentrischen Weltbild erklären als mit einem mittelalterlichen geozentrischen Weltbild.
Die Internationale Raumstation ISS über
dem blauen Planeten Erde ( Bild NASA).
(1) Unter dem Begriff Sonnensystem versteht man unsere Sonne zusammen mit den sie umkreisenden Staub, Meteoroiden, Asteroiden, Kometen, Planeten und deren Monde.
(2) Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie. Dies ist die Basis der Nahrungskette, an die auch der Mensch angekoppelt ist.
(3) Hier sind natürlich nur Planeten und Monde unseres Sonnensystems gemeint. Erdgrosse Planeten anderer Sonnen entziehen sich z.Z. noch unseren Beobachtungsmöglichkeiten. Man rechnet damit, dass ab ca. dem Jahre 2020 erdähnliche Planeten im Sinne von Sauerstoff in der Atmosphäre nachweisbar werden.
(4) Oft wird diese wissenschaftlich strenge Aussage fälschlicherweise so umgedeutet, dass die Wissenschaft ausserirdisches Leben für undenkbar hält. Für Mars stehen beispielsweise die Chancen, einmal auf die Spuren vergangenen Lebens zu stossen, nicht schlecht. Dass jemand etwas für möglich hält, beweist jedoch nichts.
(5) Der Jupitermond Europa hat offenbar einen Ozean flüssigen Wassers, der unter einer viele Kilometer dicken Eisschicht verborgen ist. Auf Mars gibt es gebietsweise weniger als ein Meter unter dem Boden Permafrost aber keine Seen.
(6) Plattentektonik impliziert Vulkanismus, aber nicht umgekehrt. Beispielsweise gibt es auf der Venus viele, sehr viele vulkanische Strukturen, aber KEINE Plattentektonik. Die Venus hat ihre Wärme (verliert?) über sogenannten Hot-Spot Vulkanismus, wie das auch der Mars das vor 1 Mrd. Jahre noch getan hat. Gerade Olympus Mons auf dem Mars ist das Beste Beispiel dafür, dass es eben keine Plattentektonik auf Mars gibt, denn sonst wäre dieser Schildvulkan nicht so gross. Auch auf Io gibt es keine Plattentektonik. Die Erde ist der bis heute einzige bekannte Planet mit Plattentektonik.
(7) Helios heisst auf Altgriechisch Sonne. Somit bedeutet das Wort „heliozentrisch“ „die Sonne in der Mitte“. Die „richtige“ Mitte des Sonnensystem wäre der Schwerpunkt des Sonnensystems, der ca. an der Sonnenoberfläche und nicht in der Sonnenmitte liegt. Besonders aufgrund der Schwerkraft von Jupiter und Saturn führt auch die Sonne im Laufe der Jahre eine recht komplizierte Schleifenbewegung um diesen Schwerpunkt aus.
