Geografie-PHZH | 2: Planet Erde

Streng genommen, hat die Erde keine Kugelform, sondern die Form eines Rotationsellipsoides. Verantwortlich für dessen Entstehung sind die durch die tägliche Rotation der Erde um die eigene Achse entstehenden Fliehkräfte und das plastische Verhalten des ganzen Erdkörpers. Daher ist der Abstand vom Erdmittelpunkt zum Äquator um 21 km länger als der Abstand zu einem der beiden Pole, Daraus berechnet sich die sogenannte Abplattung der Erde. Bei einer perfekten geometrischen Kugel ist die Abplattung null.

Wird das Magnetfeld der Erde als dasjenige eines Dipols betrachtet, so ist seine Achse um ca. 12,° gegenüber der Erdachse geneigt. Dort, wo die (imaginäre) Achse des Dipols die Erdoberfläche durchstossen würde, liegen die beiden geomagnetischen Pole.

Eine Kompassnadel richtet sich immer nach den Feldlinien des Erdmagnetfeldes aus. Weil diese im Bereich der beiden magnetischen Pole praktisch senkrecht zur Erdoberfläche verlaufen, ist dort die Richtungsbestimmung mithilfe eines Kompasses unzuverlässig. Die magnetischen und geografischen Pole sind nicht deckungsgleich, daher unterscheidet sich lokal die magnetische von der geografischen Nordrichtung.

Der Winkel zwischen den beiden Nordrichtungen wird als magnetische Deklination bezeichnet und ist veränderlich. Zu Beginn des Jahres 2009 betrug die Deklination für Bern 0053'E und wächst bis Ende 2010 auf 1°4'E an.

Das Magnetfeld vermag die Erdoberfläche von der Wirkung des Sonnenwindes, eines Stromes geladener Teilchen mit hoher Geschwindigkeit. abzuschirmen. Der Sonnenwind und seine Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld und der Erdatmosphäre sind aber auch die Ursache von eindrücklichen Leuchterscheinungen, der Aurora borealis, dem Nord- oder Polarlicht.

24h00min

Die Erde verschiebt sich auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne proTilg um ca. 1° (360° in 365 Tagen). Misst nun ein Beobachter auf der Erde die Zeit zwischen zwei Meridiandurchgängen der Sonne (Sonnentag), so entspricht dies genau 24 Stunden. Er hat dann aber die zeitliche Dauer von etwas mehr als einer Umdrehung der Erde um die eigene Achse gemessen, weil der Beobachter auch noch die Zeit für das eine Grad misst, welches die Erde auf der Bahn um die Sonne mittlerweile zurückgelegt hat.

23h56min

Beim Sterntag wird exakt die Zeit für eine vollständige Drehung der Erde um die eigene Achse (360°) gemessen. Die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden nächtlichen Durchgängen eines Fixsterns durch den örtlichen Meridian misst 23 Stunden 56 Minuten 04,09053 Sekunden.

29.5 Tage

Die Gliederung des Jahres in Monate geht ursprünglich auf die Mondphasen zurück. Bestimmt man das Zeitintervall zwischen zwei gLeichen Mondphasen (von Vollmond zu Vollmond)' erhält man den synodischen Monat mit einer mittleren Dauer von 29,530589 Tagen. Dabei bezieht sich die Umlaufszeit auf die Sonne.

27.3 Tage

Wenn ein Fixstern als Bezugspunkt für den Mondumlauf um die Erde gewählt wird, dauert dieser siderische Monat im Mittel 27,321162 Tage.

365 Tage

Das Kalenderjahr rechnet aus praktischen Gründen nur mit ganzen Tagen und Monaten, weshalb die Differenz zum tropischen Jahr durch Schalttage korrigiert werden muss. Der noch heute gültige Kalender ist der gregorianische, welcher 1582 von Papst Gregor XIII. eingesetzt wurde.

365.24 Tage

Das Jahr ist definiert als die Zeitspanne, welche die Erde für einen vollständigen Umlauf um die Sonne benötigt. Auch dabei sind verschiedene Bezugspunkte möglich. Das für den Kalender wichtige tropische Jahr misst die Zeitspanne von einem Frühlingsbeginn zum nächsten, was 365,242190 Tagen entspricht.

Bahnebene zur Sonne

UmLauf der Erde um die Sonne

Die Bahn der Erde um die Sonne entspricht einer nahezu kreisförmigen Ellipse. Im sonnenfernsten Punkt der Erdbahn (Aphel, Anfang Juli) beträgt die Distanz der Erde zur Sonne 152,1 Mio. km, im sonnennächsten Punkt (Perihel, Anfang Januar) 147, 1 Mio. km.

Die Erdachse (Rotationsachse) steht nicht senkrecht auf der Bahnebene zur Sonne (Ekliptik), sondern bildet mit der Senkrechten zur Ekliptik einen Winkel von ca. 23,5°.

Wegen dieser Schiefstellung der Erdachse und der Revolution (Umlauf der Erde um die Sonne) ändert sich die Sonnenhöhe am Mittag im laufe eines Jahres, was die Jahreszeiten erzeugt.

Die Deklination ist der Winkel zwischen der Sonnenhöhe am Mittag und dem Himmelsäquator bzw. die geografische Breite, an der die Sonne zum betrachteten Zeitpunkt im Zenit steht.

Für einen bestimmten Ort verändern sich die längen von Tag und Nacht im laufe eines Jahres und sind abhängig von der Position der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne.

Sonnenwende (Solstitium): Frühling / Sommer

21. Juni

Deklination (d): 23,5°

Distanz zur Sonne: 152,1 Mio. km (Aphel)

Sonnenwende (Solstitium): Herbst / Winter

21. Dezember

Deklination (d): -23,5°

Distanz zur Sonne: 147,1 Mio. km (Perihel)

Tag- und Nachtgleiche (Äquinoktium): Winter / Frühling

21. März

Deklination (d): 0°

Tag- und Nachtgleiche (Äquinoktium): Sommer / Herbst

23. September

Deklination (d): 0°

Die Neigung der Erdachse zur Senkrechten der Ekliptik (Ekliptikschiefe) beträgt zurzeit 23°26', schwankt aber zwischen 21 °2' und 24°3' mit einer Periode von 41000 Jahren.

Der Anteil der Tropenzone zwischen den Wendekreisen an der Gesamtoberfläche der Erde schwankt deshalb zwischen 36% (bei einer Neigung von 21 °2') und 42% (bei einer Neigung von 24°3'), was eine der möglichen Ursachen lang periodischer globaler Klimaschwankungen ist.

Die Rotationsachse der Erde beschreibt ihrerseits einen Doppelkegel um die Senkrechte zur Ekliptik, Diese Bewegung heisst Präzession und entspricht einer Kreiselbewegung. Sie ist eine Folge der Gezeitenkräfte der Sonne und des Mondes auf den Äquatorwulst der Erde. Ein vollständiger Umlauf der Erdachse um die durch den Erdmittelpunkt verlaufende Senkrechte zur Ekliptik dauert ca, 22000 Jahre.

Die Präzession bewirkt, dass sich markante jahreszeitliche Positionen der Erde ändern, So fällt beispielsweise heute der Winter der Nordhalbkugel in die Zeit des Perihels, was eher mildere Winter und kühlere Sommer zur Folge hat. Vor ca. 11000 Jahren war die Situation umgekehrt. Diese Konstellation bewirkte wärmere Sommer und kältere Winter auf der Nordhalbkugel.

Die elliptische Form der Erdbahn um die Sonne ist langfristigen Schwankungen unterworfen, Als Mass für die Abweichung einer Ellipse von der Kreisform gilt die Exzentrizität e. Die maximale Exzentrizität beträgt 0,06, zurzeit 0,017, Die Schwankungen der Exzentrizität treten mit einer markanten Periode von 100000 Jahren Dauer auf. Bei stärkerer Exzentrizität ergeben sich grössere Einstrahlungsunterschiede zwischen Perihel und Aphel.

Der Mond umkreist die Erde auf einer elliptischen Bahn mit Abständen von minimal 356400 km (Perigäum) und maximal406 700 km (Apogäum) im gleichen Sinne, wie sich die Erde um die Sonne bewegt.

Die Eigendrehung des Mondes ist gleich schnell wie der Umlauf des Mondes um die Erde. Man spricht deshalb von einer gebundenen Rotation. Ein Beobachter auf der Erde sieht immer dieselbe Mondhälfte.·

Die Zeit von Vollmond zu Vollmond, die z. B. dem islamischen Kalender zugrunde liegt, wird als synodischer Monat bezeichnet und beträgt im Mittel 29,53 Tage. Nach 7.5 Tagen steht der Mond im ersten Viertel (zunehmender Halbmond), nach 14.75 Tagen erscheint der Vollmond. Nach 21.25 Tagen (letztes Viertel) herrscht abnehmender Halbmond, und nach 29.5 Tagen wird wiederum die Neumondphase erreicht.

Liegen Sonne, Mond und Erde in dieser Reihenfolge auf einer Linie, so stehen Sonne und Mond in Konjunktion. Wenn dabei der Mondschatten die Erdoberfläche erreicht, kommt es zu einer Sonnenfinsternis. Trifft sogar der Kernschatten des Mondes die Erde, gibt es eine totale Sonnenfinsternis.

Bei Vollmond steht die Sonne in Opposition zum Mond (Sonne, Erde und Mond liegen in dieser Abfolge in einer Linie). wenn der Mond in den Erdschatten eintritt, wird eine Mondfinsternis beobachtet. Wenn der Mond vollständig in den Schattenkegel der Erde eintritt, ist die Mondfinsternis total, sonst nur partiell.

An vielen Meeresküsten kann täglich ein grossartiges Schauspiel verfolgt werden. Mit einem zeitlichen Abstand von etwas mehr als 6 Stunden steigt oder sinkt der Meeresspiegel, in Extremfällen um mehrere Meter. Das sind die Gezeiten.

Verantwortlich dafür sind Gravitations- oder Anziehungskräfte zwischen Sonne, Mond und Erde sowie Fliehkräfte des Systems Erde und Mond.

Befinden sich die drei Himmelskörper in Konjunktion (Neumond) oder Opposition (Vollmond), kumulieren sich die gemeinsamen Gravitationskräfte von Sonne und Mond. Sowohl bei Voll- als auch bei Neumond sind daher die zu erwartenden Fluten hoch, was als Springtide oder Springflut bezeichnet wird.

Wenn der Mond aber im ersten oder im letzten Viertel (zu- oder abnehmender Halbmond) steht, wird sowohl die Flut als auch die Ebbe geringer ausfallen, was man Nipptide nennt.

Wenn sich die Erde in 24 Stunden einmal um die eigene Achse gedreht hat, hat sich der Mond auf seiner Bahn um ca. 13° weiterbewegt. Aus diesem Grund verspätet sich der Mondaufgang von Tag zu Tag um ca. 51 Minuten über dem gleichen Ort der Erdoberfläche. Ebbe und Flut treffen jeden Tag gegenüber dem Vortag 51 Minuten später ein. Zwei Fluten folgen sich daher im zeitlichen Abstand von ca. 12.5 Stunden. Zwischen Flut und Ebbe liegen ca. 6.25 Stunden.

Enge Buchten mit hohen Tidenhuben eignen sich auch zur Errichtung von Gezeitenkraftwerken, wie beispielsweise demjenigen in der Mündung der Rance bei Saint-Malo, welches eine Leistung von 240 MW erbringen kann.

Die Erde ist Teil des Sonnensystems. Dieses umfasst die Sonne als Zentralgestirn, zurzeit acht Planeten, mehr als 100 Monde, unzählige Asteroide (kleine Himmelskörper vorwiegend im Bereich des Planetoidengürtels zwischen Mars und Jupiter), Meteoroide (sehr kleine Himmelskörper, in der Grössenordnung < 10 m) sowie interplanetarische Masse (Gase und Staub).

Merkur

Venus

Erde

Mars

Jupiter

Saturn

Uranus

Neptun

(Pluto) – Der früher als neunter Planet bezeichnete Pluto gilt heute als ein sehr grosses Objekt des Kuiper-Gürfels.

Eselsbrücke: «Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun (Planeten).»

Der früher als neunter Planet bezeichnete Pluto gilt heute als ein sehr grosses Objekt des Kuiper-Gürfels und wird nach der Definition der «International Astronomical Union» seit 2006 als Plutoid bezeichnet.

Plutoide sind Himmelskörper, die kleiner als die bekannten Planeten sind und sich auf teilweise stark exzentrischen Umlaufbahnen ausserhalb Neptuns bewegen.

Erdähnliche (terrestrische) Planeten:

Merkur, Venus, Erde, Mars.

Sie haben eine feste Oberfläche aus Gestein und zum Teil eine Atmosphäre.

Gasplaneten (Riesenplaneten):

Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Sie weisen eine deutlich geringere Gesamtdichte auf als die terrestrischen Planeten und bestehen vorwiegend aus Gasen. Es ist möglich, dass im Innern dieser Planeten unter extrem hohem Druck feste Kerne existieren. Die Grösse der Planeten bedingt, dass sie aufgrund ihrer Anziehungskräfte auch die meisten Monde eingefangen haben. Die vier Gasplaneten besitzen zudem komplexe Ringsysteme, lange war allerdings nur dasjenige des Saturns bekannt.

Zwischen Mars und Jupiter befindet sich der Planetoiden- oder Asteroidengürtel, der die inneren Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars) von den äusseren (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) trennt. Es handelt sich um einen breiten Gürtel mit unzähligen kleinen Himmelskörpern.