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Erdinneres: 1 Lithosphäre, 2 Astenosphäre, 3 "tieferer" Erdmantel, 4D"-Schicht, 5 ässerer Kern, 6 innerer Kern. © R. Brodbeck. |
Das Innere unseres Planeten ist gut erforscht. Die Verfolgung der Ausbreitung von Erdbebenwellen zeigt den im Folgenden dargelegten Aufbau.
Die äusserste Schale, gewissermassen die Haut der Erde, nennt man die Kruste. Sie besteht aus festem, sprödem Gestein. In 10 bis 30 km Tiefe endet sie. Dies stellt man dadurch fest, dass ab dieser Tiefe die Geschwindigkeit der Erdbebenwellen von 6.5 Kilometer pro Sekunde (km/s) auf 7.5 Kilometer pro Sekunde steigt. Bis in ca. 120 km Tiefe bleibt das Gestein spröde. Man bezeichnet diese spröde äussere Schicht als Lithosphäre. Die Lithosphäre schliesst die Kruste mit ein.
Ab 120 Kilometer sind Druck und Temperatur derart hoch, dass das Gestein plastisch verformbar ist. Dies äussert sich wieder durch eine Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erdbebenwellen. Ab dieser Tiefe beginnt der Erdmantel.
Die oberste Zone des Mantels, die von 120 bis 650 Kilometer Tiefe reicht, heisst Asthenosphäre. Das Material ist zwar nicht mehr brüchig, doch so zäh, dass man es eigentlich als fest bezeichnen muss. Auch breiten sich darin sowohl Transversal- als auch Longitudinalwellen aus; ein Merkmal von Festkörpern.
Der Erdmantel reicht in eine Tiefe von 2900 Kilometern. In dieser Tiefe erreicht die Dichte den Wert von 5.9 Tonnen pro Kubikmeter und die Temperatur ist auf 2700 Grad C gestiegen. Langsame konvektive Bewegungen finden im Erdmantel statt: Heissere Gesteinsmassen steigen mit Geschwindigkeiten im Bereich von 3 cm pro Jahr auf und kühlere sinken ab. Diese Konvektion der Gesteinsmassen im Erdmantel treibt die Bewegungen auf der Erdkruste an. Die Drift der Kontinente, die Auffaltung von Gebirgen und viele vulkanische Erscheinungen haben ihren Ursprung in der Konvektion im Erdmantel.
Die Grenze zwischen Erdmantel und äusserem Erdkern bildet eine etwa 200 Kilometer mächtige Grenzschicht, die sogenannte. D"-Schicht. In ihr findet ein Temperatursprung von 2700 Grad auf 5000 Grad statt. Auch die Dichte steigt von 5.9 Tonnen pro Kubikmeter auf 10 Tonnen pro Kubikmeter an der Oberfläche des äusseren Erdkerns.
Der äussere Kern reicht bis in eine Tiefe von 5150 Kilometern und
besteht aus flüssigem Nickel und Eisen. In ihm können sich nur
Longitudinalwellen ausbreiten. Da der äussere Erdkern von einer elektrisch
leitenden Flüssigkeit gebildet wird, die kaum zäher als Wasser
ist, können sich in ihr durch Fliessbewegungen auch elektrische Ströme
verstärken und Magnetfelder ausbilden. Das Erdmagnetfeld wird in diesem
äusseren Kern erzeugt.
Das Innerste der Erde verhält sich wie ein fester Körper
aus Eisen und Nickel. Die Temperatur erreicht im in 6370 km Tiefe liegenden
Zentrum 6500 Grad und es herrschen dreieinhalb Millionen bar Druck. Nur
diesem enorm hohen Druck ist es zu verdanken, dass der innere Kern fest
ist. Unter normalem Druck (1 bar) wäre 6500 Grad heisses Eisen ein
Gas.
Marc Pesendorfer und Roland Brodbeck
