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Schalenbau der Erde: Kruste, Mantel und Kern
Die Erde ist aus ineinanderliegenden Schalen aufgebaut. Im Grundmodell folgen von außen nach innen Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. Für die Bewegung der Erdplatten ist außerdem die Unterscheidung zwischen fester Lithosphäre und zähplastischer Asthenosphäre wichtig.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Die drei Hauptschalen ordnen
Stell dir einen aufgeschnittenen Pfirsich vor: Seine dünne Haut, das dicke Fruchtfleisch und der Kern erinnern an die drei Hauptbereiche der Erde. Die Erde ist allerdings kein Pfirsich. Der Vergleich zeigt nur die Anordnung und die sehr unterschiedlichen Größenverhältnisse.
Erdkruste
Die Erdkruste ist die äußerste feste Gesteinsschicht. Unter den Ozeanen ist sie mit etwa 5 bis 8 Kilometern meist deutlich dünner als unter den Kontinenten, wo ein Wert um 35 Kilometer typisch für das vereinfachte Schulmodell ist.
Unter der Kruste liegt der fast 3.000 Kilometer mächtige Erdmantel. Sein Gestein kann über sehr lange Zeiträume langsam fließen, obwohl es kurzfristig fest wirkt.
Im Inneren liegt der Erdkern. Er besteht vor allem aus Eisen und Nickel und gliedert sich in einen äußeren und einen inneren Teil.
Von außen nach innen lautet die Grundfolge: Erdkruste – Erdmantel – Erdkern.
Warum der innere Kern fest ist
Der äußere und der innere Kern sind sehr heiß. Trotzdem haben sie nicht denselben Zustand.
- Der äußere Erdkern ist flüssig.
- Der innere Erdkern ist fest.
Das wirkt zunächst widersprüchlich: Warum ist der noch tiefer liegende innere Kern trotz der großen Hitze fest? Mit der Tiefe steigt der Druck. Die darüberliegenden Schichten pressen das Material im inneren Kern so stark zusammen, dass es nicht flüssig wird.
Eine Aussage lautet: „Je heißer ein Stoff ist, desto sicherer ist er flüssig.“ Beim inneren Erdkern reicht diese Erklärung nicht aus. Neben der Temperatur musst du auch den sehr hohen Druck berücksichtigen. Erst beide Bedingungen zusammen erklären seinen festen Zustand.
Die Quellen nennen unterschiedliche Temperaturen für das Erdinnere. Für das Grundmodell ist deshalb wichtiger: Im Kern herrschen mehrere Tausend Grad Celsius, der äußere Teil ist flüssig und der innere Teil wegen des hohen Drucks fest.
Lithosphäre und Asthenosphäre unterscheiden
Die Einteilung in Kruste, Mantel und Kern beschreibt die großen Bereiche der Erde. Für Plattenbewegungen ist eine zweite Einteilung nützlich, die das mechanische Verhalten des Materials betrachtet.
Lithosphäre
Die Lithosphäre ist die feste, starre Gesteinshülle der Erde. Sie umfasst die gesamte Erdkruste und den obersten festen Teil des Erdmantels. Sie ist in einzelne Platten gegliedert.
Asthenosphäre
Die Asthenosphäre liegt unmittelbar unter der Lithosphäre. Ihr Gestein ist zähplastisch: Es ist nicht so dünnflüssig wie Wasser, kann sich aber über sehr lange Zeiträume langsam verformen und bewegen.
Beide Einteilungen dürfen nicht vermischt werden. Die Erdkruste ist nur ein Teil der Lithosphäre. Ein weiterer Teil der Lithosphäre gehört bereits zum Erdmantel.
Kruste ist nicht dasselbe wie Lithosphäre: Erdkruste plus oberster fester Mantel ergeben zusammen die Lithosphäre.
Wie wir das Erdinnere untersuchen
Menschen können nicht bis zum Erdkern hinabsteigen. Erkenntnisse über den Schalenbau stammen deshalb aus indirekten Untersuchungen.
Bei Erdbeben entstehen Wellen, die sich durch die Erde ausbreiten. Diese Erdbebenwellen verhalten sich in festem und flüssigem Material unterschiedlich. Forschende werten ihre Ausbreitung aus und schließen daraus auf Grenzen und Zustände im Erdinneren.
Diskontinuität
Eine Diskontinuität ist eine Grenzfläche, an der sich physikalische Eigenschaften des Erdmaterials plötzlich ändern. Die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel heißt Mohorovičić-Diskontinuität.
Wenn sich Erdbebenwellen an einer bestimmten Tiefe deutlich anders ausbreiten, ist das ein Hinweis auf eine Materialgrenze. So entsteht ein begründetes Modell des Erdinneren, obwohl die Schalen nicht direkt betrachtet werden können.
Was Modelle zeigen und verschweigen
Zwiebel, Pfirsich und Schokokugel machen die ineinanderliegenden Schalen anschaulich. Besonders gut zeigen sie eine dünne Außenhülle um mächtigere innere Bereiche.
Jedes Modell hat jedoch Grenzen:
- Die Schichten eines Lebensmittels bestehen aus anderen Stoffen als die Erde.
- Ihre Größenverhältnisse stimmen nicht genau mit denen der Erde überein.
- Eine Creme oder ein Fruchtfleisch bildet das langsame Fließen von Mantelgestein nicht zuverlässig ab.
- Ein einfaches Dreischalenmodell zeigt Lithosphäre und Asthenosphäre meist nicht getrennt.
Ein Modell ist eine vereinfachte Darstellung. Es hebt bestimmte Beziehungen hervor und lässt andere Eigenschaften weg. Deshalb ist ein Modell nützlich, aber nie mit dem dargestellten Gegenstand gleichzusetzen.
Den Schalenbau selbst anwenden
Bearbeite zwei Schritte:
- Ordne Erdkruste, Erdmantel, äußeren Erdkern und inneren Erdkern von außen nach innen.
- Erkläre, warum sich Erdkruste, Lithosphäre und Asthenosphäre nicht in dieselbe einfache Reihenfolge bringen lassen.
Lösung zu Schritt 1: Von außen nach innen folgen Erdkruste, Erdmantel, äußerer Erdkern und innerer Erdkern. Der äußere und der innere Erdkern sind Unterteilungen des Erdkerns.
Lösung zu Schritt 2: Die Begriffe stammen aus zwei verschiedenen Einteilungen. Die Erdkruste ist eine Hauptschale und zugleich Bestandteil der Lithosphäre. Die Lithosphäre umfasst zusätzlich den obersten festen Teil des Mantels. Erst unter dieser gesamten festen Hülle liegt die Asthenosphäre. Deshalb überlappen Erdkruste und Lithosphäre, statt nacheinander zu liegen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Schalenbau der Erde
- Grundmodell: Erdkruste – Erdmantel – Erdkern
- Kern: außen flüssig – innen fest
- Mechanisches Modell: Lithosphäre über Asthenosphäre
- Erkenntnismethode: Ausbreitung von Erdbebenwellen
- Anschauungsmodelle: Zwiebel – Pfirsich – Schokokugel
- Modellgrenze: vereinfacht Stoffe, Zustände und Größenverhältnisse
Abschluss-Check
Du hast den Schalenbau verstanden, wenn du die Hauptschalen sicher ordnen, die beiden Einteilungen unterscheiden und eine Grenze eines Anschauungsmodells begründen kannst.