Der blaue Planet

Unsere Welt - die Erde

Mit immer raffinierteren Techniken enträtseln Forscher den Aufbau des Erdinneren und die Strömungen von Ozeanen und Atmosphäre. Die Ziele der Geologen, Meteorologen, Ozeanographen und Umweltphysiker sind hoch gesteckt: Unter anderem wollen sie das Risiko von Erdbeben berechnen und das Klima über Jahrzehnte hinweg vorhersagen.
[Photo] Die Erde aus dem Weltraum
Zoom für Bild Die Erde
Bildbeschreibung:

Die Erde aus dem Weltraum: Dieses Bild wurde aus Aufnahmen verschiedener Satelliten zusammengesetzt. Der Löwenanteil der Information stammt vom Nasa-Satelliten Terra, der 700 Kilometer über der Erde fliegt. Der MODIS-Sensor an Bord von Terra liefert zahlreiche hochaufgelöste Aufnahmen von Strukturen der Erdoberfläche (MODIS=Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Die Wolkenbedeckung wurde aus drei Bildern zusammengefügt: zwei Aufnahmen im sichtbaren Spektralbereich und einer Aufnahme im infraroten Bereich, um auch die Arktis vollständig abbilden zu können.

Geowissenschaftler nutzen neben Satelliten auch Seebojen, Seismografen, Radiosonden und viele andere Messinstrumente, um unseren Planeten zu untersuchen.

Vor 200 Jahren tobte in der noch jungen Geologie der Streit zwischen Neptunisten und Plutonisten: Was hat die Oberfläche der Erde geformt - waren es Vulkane oder ein Urmeer? Um 1910 entdeckte der Meteorologe und Geophysiker Alfred Wegener, dass die Erdkruste aus Schollen besteht, die auf Magma schwimmen. Die Theorie der Kontinentaldrift setzte sich jedoch erst Jahrzehnte später durch. Seit dem Aufkommen der Mikroelektronik werden viele Prozesse über und unter der Erde am Computer simuliert - so begann in den fünfziger Jahren die numerische Wettervorhersage. Heute wird detailliert die Ausbreitung von Schadstoffen in der Luft berechnet. In der Geophysik ist der Computer gleichfalls nicht mehr wegzudenken: Wie Magmaströmungen das Erdmagnetfeld erzeugen, haben sowohl Simulationen als auch Experimente gezeigt.

Doch auch im Computerzeitalter bleibt es eine wichtige Aufgabe von Geophysikern und Klimaforschern, die Temperatur, den Druck und andere Größen zu messen. So treiben zum Beispiel tausende von Messbojen im Meer, und seit gut 30 Jahren fotografieren Satelliten die Erde.

  • THEMEN: Zu Lande, zu Wasser und in der Luft

    Vom Erdkern bis zum äußersten Rand der Atmosphäre, von den Tropen bis zu den Polen - die Physik unseres Planeten entfaltet sich in vielgestaltigen Phänomenen. Die Sonnenstrahlung und die Hitze des Erdinnern treiben eine komplexe Dynamik an: Erdbeben und Wirbelstürme gehören ebenso dazu wie die Polarwolken und die Ozonschicht. [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4027.php)

  • METHODEN: Wie vermisst man die Erde?

    Um die Details der Erde zu erkunden, beobachten Forscher sie mit unzähligen Sensoren: mit Satelliten, Wetterstationen, Seebojen... Anschließend müssen die Messdaten im Computer verarbeitet werden - auch Großrechner haben damit eine ganze Weile zu tun. [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4028.php)

    • Infraschall und Kernwaffentests

      Sehr tiefe Basstöne können Menschen nicht wahrnehmen – einen Nutzen vermögen sie aus diesen Schallwellen trotzdem zu ziehen. Denn anhand der als Infraschall bezeichneten Töne lassen sich Kernwaffentests aufspüren. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/7020.php)

    • Tiefbohrungen - Blicke in die Erdkruste

      Um den Untergrund zu erforschen, bohren Geowissenschaftler mehrere tausend Meter tiefe Löcher. Die Informationen, die sie dabei gewinnen, kommen zahlreichen Fachgebieten zugute: In Sedimenten sind Klimaarchive verborgen, Bohrungen an Vulkanen verraten die Mechanismen von Eruptionen und Bohrkerne von tektonischen Störungszonen enthüllen, wie Erdbeben entstehen. Im Internationalen Kontinentalen Bohrprogramm ICDP werden die Bohrungen koordiniert, die auf dem Festland stattfinden.

       
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/6502.php)

    • Numerische Wettervorhersage

      Wie wird das Wetter morgen? Um diese ewige Frage zu beantworten, nutzt man schon seit Jahrzehnten Computer. Das Prognoseverfahren ist aufwändig: Messdaten von Wind, Temperatur und anderen Größen aus der ganzen Welt gehen in die Vorhersage mit ein. Die umfangreiche Software der Wetterprognosemodelle beruht auf den Grundgesetzen der Physik. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/6280.php)

    • Satelliten zur Vermessung der Erde

      Die Beobachtung und die Vermessung der Erde aus dem Weltraum spielen eine immer wichtigere Rolle in den Geowissenschaften. Mit Hilfe hochgenauer Sensoren, superschneller Rechner und effektiver numerischer Mathematik kann man heute die Prozesse im Erdinneren selbst in feinen Details studieren. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/1624.php)

    • Neutronenforschung an komplexen Geosystemen

      Im System Erde sind alle möglichen Prozesse miteinander gekoppelt. Geowissenschaftler versuchen, die entscheidenden Parameter und ihre Wirkung zu verstehen. Dabei helfen auch moderne Methoden der Physik: Mit Hilfe von Neutronen wird zum Beispiel die höchst komplexe Grenze zwischen tektonischen Platten untersucht.  
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4596.php)

    • Rascher Rechner rafft das Klima

      Mit ihrem Supercomputer gehen Forscher am Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie daran, das "System Erde" nachzubauen. In ihrem Modell wollen sie sämtliche physikalischen und biogeochemischen Prozesse in der Atmosphäre, im Ozean, in der kontinentalen Biosphäre und in den Eismassen berücksichtigen. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/327.php)

    • Großer Alarm vor großen Wellen

      Schwere Seebeben können Tsunamis auslösen - eine tödliche Gefahr. Wer sich im Ernstfall an der Küste aufhält und nicht vor den Wellen gewarnt wird, ist seinem Schicksal meist schutzlos ausgeliefert. Darum gibt es im Pazifischen Ozean schon seit Ende der 1960-er Jahre ein Warnsystem. Auch im Indischen Ozean wird jetzt eines eingerichtet - mit deutscher Hilfe. Mitte November 2005 setzte das Forschungsschiff "Sonne" die ersten Sonden im Meer aus. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/3431.php)

  • ALLTAGSPHÄNOMENE

    Finden Sie hier "Physik hinter den Dingen"-Artikel aus Unserer Welt - die Erde. Diese Artikel beantworten Fragen zu Aspekten aus der Physik hinter Alltagsphänomenen. [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4519.php)

    • Warum stürmt es besonders im Herbst?

      Im Oktober und November geht es los: Die Herbststürme brausen übers Land. Der Wind reißt das welke Laub von den Bäumen, und an den Meeresküsten gibt es Sturmfluten. Warum aber lebt das stürmische Wetter so plötzlich auf? Die Ursache liegt darin, dass sich mit den Jahreszeiten die Grenzen der Luftmassen verschieben. 
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    • Ist Grillen mit Holzkohle wirklich klimafreundlich?

      Beginn der Grillsaison: Dampfwolken wabern über städtische Parks. Holzkohle galt immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere, Brennstoff. In letzter Zeit hingegen werden die Stimmen lauter, die Propangas als effektivere und sauberere Alternative deklarieren. Ein Blick auf die Hintergründe.  
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    • Warum ist Eis unter Brücken so dünn?

      Ein großes Problem beim sicheren Eislaufen in der freien Natur sind vor allem die dünnen Bereiche, die es an einigen Stellen gibt - besonders unter Brücken. Wie entstehen sie? 
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    • Wie kommt die Farbe von Eisbergen zustande?

      Viele Formen, doch eines haben die Eisberge meistens gemein: Die Kolosse sind strahlend weiß. Manchmal aber werden blaue Eisberge beobachtet, und es gibt sogar grüne Exemplare. Woran das liegt und welche Farbe dominiert, erklären wir in diesem Artikel. 
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    • Was springt bei der Springflut?

      Wer an einem Nordseestrand steht und über die Weiten des Wattenmeers blickt, dürfte von den Gezeitenkräften schwer beeindruckt sein. Doch Ebbe und Flut kann man überall an den Küsten beobachten, mit Wasserstandsänderungen von wenigen Zentimetern bis einigen Metern. Aber was verursacht das extreme Hochwasser einer Springflut? Und was ist eine Nipptide? 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/5248.php)

    • Weshalb donnert es bei einem Gewitter?

      Der Donner ist eine Folge des Blitzes. Der Blitz erzeugt einen so genannten Blitzkanal, in dem innerhalb von wenigen Millionstel Sekunden extrem hohen Temperaturen entstehen. Dadurch wird die Luft zu einer explosionsartigen Ausdehnung gebracht - und es donnert. 
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    • Wie entstehen Gewitterblitze?

      Ein Gewitter mit Blitz und Donner erschreckt und fasziniert uns zugleich. Die wichtigsten Zutaten für Gewitterwolken sind Hitze und Wasserdampf, doch wodurch entstehen Gewitterblitze und wie finden sie ihren Weg zur Erde? 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4626.php)

    • Wie entstehen Himmelsblau und Abendrot?

      Tagsüber erscheint der wolkenlose Himmel blau, morgens oder abends jedoch orange bis rot. Das Geheimnis hinter diesem Farb-Duo liegt in der Art, wie das Sonnenlicht in der Atmosphäre gestreut wird. 
       [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/4241.php)

    • Warum sind beheizte Räume im Winter so trocken?

      Der Winter ist nicht nur kalt, sondern auch trocken - zumindest im warmen Zimmer. Der Grund: Die kalte Luft, die von draußen kommt, enthält kaum Wasserdampf. 
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