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Wie funktioniert's?

Auf unserer Erde gibt es lauter spannende Dinge, die entdeckt werden wollen. Und kleine Entdecker haben viele Fragen. Wie entsteht ein Erdbeben? Wie funkioniert ein Navi? Wieso gibt es Ebbe und Flut? Hier wollen wir Euch Antworten geben. Kinder, schickt uns eure Fragen!

Bestimmt können auch die Erwachsenen noch einiges dazu lernen.

Bestimmt kann auch der eine oder andere Erwachsene noch was dazu lernen.
Schickt uns Eure Frage!

Kann es bei uns Erdbeben geben?

Die starren Kontinentalplatten auf unserer Erde bewegen sich sehr langsam auf dem zähen Inneren (dem Erdmantel) des Planeten. Man nennt diese Bewegung Plattentektonik (siehe „Was bedeutet Plattentektonik?“). Dort, wo die Platten aneinandergrenzen, bewegen sie sich aufeinander zu, voneinander weg oder aneinander vorbei, wobei große Spannungen entstehen. Wenn die Erdkruste diesen Spannungen nicht mehr standhalten kann, kommt es zu einem gewaltigen Ruck, um diese zu entladen. Das ganze passiert tief im Innern der Erde. Die Kraft breitet sich jedoch in Sekundenschnelle in Form von Wellen aus (wie die Wellen in einem Teich, wenn wir einen Stein hinein werfen) und die Wellen erreichen dann die Erdoberfläche oder den Meeresboden. So nehmen wir dann das Beben wahr.

Deutschland liegt mitten auf einer dieser Platten – der Eurasischen Kontinentalplatte. Wir sind also von den Plattengrenzen, an denen sich die meisten und größten Beben ereignen, ziemlich weit weg. Aber trotzdem gibt es auch bei uns Erdbeben. Wenn der Druck an den Plattenrändern zu stark wird, kann sich dieser auch an Schwachstellen innerhalb der Platten entladen. Alte Plattenränder, die bereits in das Innere der Platte gewandert sind, oder tiefe Risse in der Platte (Gräben) sind solche Schwachstellen. Weil wir so etwas auch in Deutschland haben, kommt es auch bei uns immer wieder zu (meist kleineren) Beben; der Oberrheingraben in Süddeutschland ist ein solcher Graben. Im Süden wandert die Afrikanische Platte langsam gegen die Eurasische. Dadurch sind auch die Alpen entstanden. Und noch heute heben sich die süddeutschen Regionen um einige Millimeter im Jahr.

Erdbebenkarte Deutschland; Datenquelle: BGR, Hannover

Also ja, es kann bei uns Erdbeben geben und es gibt sie auch. Mehrere hundert Beben werden jährlich gemessen (sie sind also so schwach, dass wie sie oft gar nicht merken), aber wir haben das Glück, dass sie nur selten zu Zerstörungen und Verletzungen führen. Nur ganz selten gibt es bei uns auch starke Beben, bei denen Häuser zerstört werden. In Norddeutschland gibt es kaum Beben. Die meisten konzentrieren sich auf das Oberrheintal, die Niederrheinische Bucht, die Schwäbische Alb und das Vogtland. Auf der Karte sieht man gut die gefährdeten Bereiche (rot und orange) und die weniger gefährdeten (grün).

Was bedeutet Plattentektonik?

Auf unserer Erde gibt es verschiedene Kontinentalplatten. Die Teile, die wir heute als große Landmassen auf der Karte sehen, waren aber nicht immer da, wo sie jetzt sind. Der deutsche Forscher Alfred Wegener konnte Anfang des 20. Jahrhunderts mit die Theorie, dass sich die Kontinente bewegen, mit seinen  Forschungen und Untersuchungen untermauern. Wir wissen heute, dass es vor etwa 225 Millionen Jahren einen großen Kontinent namens Pangäa gab, aus dem unsere heutigen Kontinente hervorgegangen sind.

Plattentektonik

Die äußere feste Schale der Erde nennen wir Lithosphäre. Sie ist in starre Platten zerbrochen und diese bewegen sich langsam auf der zähen Asthenosphäre (einem Teil des Erdmantels). Das Puzzle der Platten setzt sich aus 6 großen und einer Vielzahl kleiner Platten zusammen. Die Grenzen der Platten sind nicht immer mit den Grenzen der uns bekannten Kontinente identisch – sie können ganz oder zum Teil unter Wasser liegen. Da es im Innern unserer Erde wärmer ist, kommt es zu Ausgleichsströmungen im zähen Material der Asthenosphäre – so ähnlich wie im Suppentopf, wenn wir kochen. Dadurch werden die Lithosphärenplatten langsam, wenige Zentimeter im Jahr, bewegt. Im Laufe von Millionen von Jahren kann sich so das Gesicht der Erde völlig ändern.

Die Platten können so aufeinander stoßen (konvergieren), sich voneinander wegbewegen (divergieren) oder aneinander vorbei. An den Plattengrenzen können dann Gebirge und Vulkane entstehen. Auch Erdbeben entstehen an Plattengrenzen. Durch sie werden wir immer wieder daran erinnert, dass unser scheinbar fester Untergrund doch in Bewegung ist.

Subduktion

Wie alt wird ein Stein?

Steine kennen wir aus den Bergen oder von Häusern und Mauern. Wir nennen sie auch Gesteine. Diese sind aus den kleineren Mineralen aufgebaut. Der Granit (Pflasterstein) besteht aus Quarz, Feldspat und Glimmer. Auch Omas Diamant ist ein Mineral. Gesteine und Minerale können uralt werden. Es gibt viele verschiedene Gesteine. Die einen entstehen, wenn heiße flüssige Lava aus dem Vulkan austritt und erstarrt (Basalte). Andere entstehen ganz tief in der Erde (Granite und Gneise) und andere werden mit Hilfe von kleinen Lebewesen im Meer gebildet (Kalksteine, Kreide). Auch Diamanten entstehen in über 100 km Tiefe - also etwa der Entfernung von Berlin nach Frankfurt/Oder.

Steine werden zum Teil uralt, viel älter als Menschen, Tiere und Bäume. Die ältesten Steine sind über vier Milliarden Jahre alt, das ist eine vier mit neun Nullen. Menschen werden meist nur eine eins mit zwei Nullen alt. Die Steine zerfallen durch Wind und Wetter zu Kies und Sand oder Staub. Der Badestrand besteht aus diesen kleinen Bruchstücken, die aus den Bergen über Flüsse ins Meer getragen wurden. Manchmal verbrennen wir auch Steine, das ist die Kohle. 

Prof. Dr. Uwe Altenberger, Uni Potsdam

Woher weiß mein Navigationsgerät, wo ich bin?

Ein Navigationsgerät, wie wir es beispielsweise aus dem Auto kennen, benötigt zwei Dinge, um zu funktionieren: eine Positionsinformation (das sind Koordinaten, wie wir sie auch von Karten in Form eines Rasters kennen) und eine Karteninformation (z.B. eine Straßen-, Gelände oder auch Seekarte). Um herauszufinden, wo auf der Erde wir sind, brauchen wir die Hilfe der Satelliten. Hierfür benutzen wir das GPS, das Global Positioning System (Globales Positionierungssystem). Hierbei senden 24 spezielle Satelliten ununterbrochen Signale aus.

Foto: European Space Agency, München

Unser Navi braucht die Signale von 4 dieser Satelliten, um genau zu wissen, wo es ist – das sind aber nur die Koordinaten. Mithilfe einer gespeicherten (Straßen-) Karte in dem Gerät, weiß es, wo du bist und du kannst dich leichter orientieren. Das funktioniert also genauso, wie wenn du mit einem einfachen GPS-Empfänger die Koordinaten deines Standpunktes erhältst und diesen Punkt auf deiner Wanderkarte suchst.

Was ist so schlimm daran, dass es auf der Erde wärmer wird?

Das Klima auf der Erde war nicht immer so wie heute. Es gab Zeiten, in denen es viel kälter als heute war, aber auch welche, in denen es viel wärmer war. Diese Änderungen laufen aber in Millionen von Jahren ab. Wir haben das Glück, dass die Sonne uns so viel Energie zur Verfügung stellt und verschiedene Gase in unserer Atmosphäre dafür sorgen, dass die Wärme nicht sofort im Weltall verschwindet. Nur so ist Leben auf unserem Planeten überhaupt möglich. In den letzten Jahrzehnten ist es jedoch sehr schnell viel wärmer geworden und man konnte nachweisen, dass das durch verschiedene Gase hervorgerufen wird, die die Menschen durch ihre Industrie verstärkt in die Umwelt entlassen – wir beschleunigen also durch unser Handeln natürliche Vorgänge in einem ungesunden Maße. Das hat zur Folge, dass an den Polen und auch in unseren hohen Gebirgen die Gletscher langsam schrumpfen. Das sind unfassbare Mengen an Wasser, die die Meeresspiegel langsam aber stetig steigen lassen. Somit werden küstennahe Gebiete oder auch Länder ohne starke Erhebungen (wie zum Beispiel die Niederlande) unbewohnbar. Uns geht also Lebensraum und Anbaufläche verloren und viele Menschen müssen umsiedeln. Auch auf die Tier- und Pflanzenwelt haben klimatische Veränderung starke Auswirkungen. Sie alle tragen zu einem Gleichgewicht bei, welches für uns Menschen lebensnotwendig ist.

Elbehochwasser; Foto: A. Künzelmann, Leipzig

Klimaveränderungen sorgen auch dafür, dass manche Gebiete auf der Erde so trocken werden, dass sie unbewohnbar werden oder von extremen Wettereignissen heimgesucht werden, die so noch nicht vorkamen. Die Erde kann auch ohne uns – wir aber nicht ohne die Erde. Da wir wissen, dass wir es sind, die für diesen schnellen Temperaturanstieg verantwortlich sind, können wir auch etwas dagegen tun. Wir wissen auch wie: Keine unnötigen Autofahrten, weniger fliegen, Strom sparen und die Energieerzeugung regenerativ gestalten (Windräder, Sonnenkollektoren, Wasserkraftwerke …).

Wie entstehen Ebbe und Flut (die Gezeiten)?

Der englische Astronom und Physiker Isaac Newton hat herausgefunden, dass sich zwei Massen gegenseitig anziehen – das ist die Gravitation. Das ist auch der Grund, warum Planeten um die Sonne kreisen und sich nicht nur einfach frei im Weltraum bewegen und aus demselben Grund bleiben wir auch auf dem Boden und fliegen nicht davon.

Grafik zur Ebbe und Flut

Genau so eine Anziehungskraft übt die Erde auch auf den Mond aus – so wie der Mond auf die Erde. Das merken wir besonders am Wasser auf der Erde: es wird auch vom Mond angezogen. Darum haben wir auf der Seite, die dem Mond zugewandt ist, Flut. Jetzt sollte man glauben, dass auf der anderen Seite dann Ebbe ist. Aber wer schon einmal an der Nordsee Urlaub gemacht hat, der hat vielleicht beobachtet, dass es zweimal Ebbe und Flut an einem Tag gibt. Und es stimmt, wenn auf der mondzugewandten Seite Flut ist, dann ist es auch auf der entgegengesetzten Seite der Erde so. Aber wieso?

Erde und Mond drehen sich zusätzlich gemeinsam um einen Punkt (das Gravitationszentrum). Wie bei einem Karussell wird dann das Wasser unserer Meere und Ozeane nach außen gedrückt. Diese Fliehkraft ist so stark, dass auch auf der mondabgewandten Seite Flut entsteht. Zwischenzeitlich ist wieder Ebbe, bis eine der zwei Kräfte wieder ihre volle Wirkung auf den Ort entfaltet, an dem wir das Wasser beobachten.

Wenn Erde, Mond und Sonne in einer Linie stehen, kommt es zu einer Springflut (oder auch Springtide), weil die Anziehungskraft des Mondes durch die Sonne verstärkt wird (auch wenn sie so weit weg ist, ist sie doch viel, viel größer). Das Gegenteil davon ist die Nippflut (Nipptide), bei der die Sonne im rechten Winkel zum Mond steht (also bei Halbmond). Dann wird die Flut stark abgeschwächt.

Warum ist das Tote Meer so salzig?

Salzablagerungen im Toten Meer; Fotos: A. Brauer, Potsdam

Das Tote Meer ist ein Salzsee mit ca. 30% Salzgehalt, der nicht nur Kochsalz (Natriumchlorid), sondern auch andere Salze wie Magnesium- und Kaliumchlorid enthält. Der Salzgehalt ist deshalb so hoch, weil der See in einem heißen Wüstenklima liegt, in dem viel mehr Wasser verdunstet als durch Regen und über die Flüsse neu hinzukommt. Dabei entweicht nur der Wasserdampf, während die Salze und andere Mineralien zurückbleiben und sich im Wasser anreichern. Das Tote Meer hat auch keinen Abfluss mit dem die Salze weggespült werden könnten, weil es 426 m tiefer als der Meeresspiegel liegt und damit der tiefste Punkt der Erde ist. Seit 80 Jahren sinkt der Seespiegel besonders schnell um einen Meter pro Jahr, weil ein großer Teil des Wassers aus dem Hauptzufluss Jordan für Bewässerung und die Wasserversorgung verbraucht wird. Damit steigt auch der Salzgehalt langsam an. Das Tote Meer war aber nicht immer so salzig wie heute. Von den Ablagerungen aus dem Toten Meer weiß man, dass das Klima vor 20000 Jahren während der letzten Eiszeit, als Nordeuropa bis Berlin von mächtigen Gletschern bedeckt war, am Toten Meer kühler und regnerischer war. Deshalb floss mehr Wasser in den See und gleichzeitig konnte weniger verdunsten. Das hatte zur Folge, dass der Seespiegel zu der Zeit 260 m höher war als heute. 

Prof. Dr. Achim Brauer, GFZ Potsdam