Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff . Tropenregionen erhalten mehr Sonnenenergie als Polarregionen und werden durch atmosphärische und ozeanische Zirkulation umverteilt . Auch bei der Regulierung der Oberflächentemperatur spielen Treibhausgase eine wichtige Rolle. Das Klima einer Region wird nicht nur durch den Breitengrad bestimmt, sondern unter anderem auch durch die Höhe und die Nähe zu gemäßigten Ozeanen. Unwetter wie tropische Wirbelstürme, Gewitter und Hitzewellen treten in den meisten Gebieten auf und beeinträchtigen das Leben stark.
Laut radiometrischen Datierungsschätzungen und anderen Beweisen hat sich die Erde vor über 4,5 Milliarden Jahren gebildet . Innerhalb der ersten Milliarden Jahre Erdgeschichte , erschien das Leben in den Ozeanen und begann Erdatmosphäre und Oberfläche zu beeinflussen, um die Verbreitung von führenden anaeroben und, später , aeroben Organismen . Einige geologische Beweise deuten darauf hin, dass Leben bereits vor 4,1 Milliarden Jahren entstanden sein könnte. Seitdem hat die Kombination aus der Entfernung der Erde von der Sonne, den physikalischen Eigenschaften und der geologischen Geschichte dem Leben ermöglicht, sich zu entwickeln und zu gedeihen. In der Geschichte des Lebens auf der Erde hat die Biodiversität lange Zeiträume der Expansion durchlaufen, die gelegentlich von Massensterben unterbrochen wurde . Mehr als 99% aller Arten, die jemals auf der Erde gelebt haben, sind ausgestorben. Fast 8 Milliarden Menschen leben auf der Erde und sind für ihr Überleben von ihrer Biosphäre und natürlichen Ressourcen abhängig . Der Mensch beeinflusst zunehmend die Erdoberfläche, die Hydrologie, atmosphärische Prozesse und anderes Leben.
Historisch wurde Erde in Kleinbuchstaben geschrieben. Aus dem frühen Mittelenglischen wurde seine eindeutige Bedeutung als "der Globus" als die Erde ausgedrückt . Im Englischen der frühen Neuzeit wurden viele Substantive großgeschrieben , und die Erde wurde auch die Erde geschrieben , insbesondere wenn sie zusammen mit anderen Himmelskörpern bezeichnet wurde. In jüngerer Zeit wird der Name manchmal einfach als Erde angegeben , in Analogie zu den Namen der anderen Planeten , obwohl Erde und Formen mit den gemeinsamen bleiben. Die Hausstile variieren jetzt: Die Oxford-Schreibweise erkennt die Kleinschreibung als die gebräuchlichste, wobei die Großschreibung eine akzeptable Variante ist. Eine andere Konvention schreibt "Erde" groß, wenn sie als Name erscheint (z. B. "Erdatmosphäre"), schreibt es jedoch in Kleinbuchstaben, wenn das (z. Es erscheint fast immer in Kleinbuchstaben in umgangssprachlichen Ausdrücken wie "Was in aller Welt machst du?"
Künstlerische Darstellung der Planetenscheibe des frühen Sonnensystems
, wobei die Urerde als wahrscheinlich zwischen 70 und 100 Millionen Jahren benötigt wird.
Schätzungen des Alters des Mondes reichen von 4,5 Ga bis deutlich jünger. Eine führende Hypothese ist , dass sie durch Anlagerung von Material von der Erde gelöst wurden gebildet , nachdem ein Mars Objekt mit etwa 10% der Erdmasse -groß namens Theia , kollidiert mit der Erde. Es traf die Erde mit einem flüchtigen Schlag und ein Teil seiner Masse verschmolz mit der Erde. Zwischen ungefähr 4,1 und
nach der Entstehung der Erde. Es gibt zwei Hauptmodelle dafür, wie sich dieses anfänglich kleine Volumen kontinentaler Kruste entwickelt hat, um seine heutige Häufigkeit zu erreichen: (1) ein relativ stetiges Wachstum bis zum heutigen Tag, das durch die radiometrische Datierung der kontinentalen Kruste weltweit gestützt wird, und (2) ein anfängliches schnelles Wachstum des Volumens der kontinentalen Kruste während des Archaikums , das den Großteil der heute existierenden kontinentalen Kruste bildet, was durch isotopenische Beweise von Hafnium in Zirkonen und Neodym in Sedimentgesteinen gestützt wird . Die beiden Modelle und die sie unterstützenden Daten können durch groß angelegtes Recycling der kontinentalen Kruste , insbesondere in den frühen Stadien der Erdgeschichte , in Einklang gebracht werden .
Neue kontinentale Kruste bildet sich als Ergebnis der Plattentektonik , ein Prozess, der letztendlich durch den kontinuierlichen Wärmeverlust aus dem Erdinneren angetrieben wird. Im Laufe der Zeit von Hunderten von Millionen von Jahren haben tektonische Kräfte Bereiche kontinentaler Kruste zu einer Gruppe zusammen verursacht bilden Superkontinente, die später auseinander gebrochen haben. Ungefähr um
750 Ma
begann einer der frühesten bekannten Superkontinente, Rodinia , auseinanderzubrechen. Die Kontinente vereinigten sich später zu Pannotia at
600–540 Ma
, dann schließlich Pangaea , die ebenfalls um auseinanderzubrechen begann
, und dann während des Pleistozäns etwa intensiviert
3 Ma
. Regionen hoher und mittlerer Breiten haben seitdem wiederholte Zyklen von Vereisung und Tauwetter durchlaufen, die sich etwa alle 21.000, 41.000 und 100.000 Jahre wiederholen. Die letzte Glazialzeit , umgangssprachlich die „letzte Eiszeit“ genannt, bedeckt große Teile der Kontinente, bis zu den mittleren Breiten, in Eis und vor etwa 11.700 Jahren beendet.
könnte ein Großteil der Erde mit Eis bedeckt gewesen sein. Diese Hypothese wurde als " Schneeballerde " bezeichnet und ist von besonderem Interesse, da sie der kambrischen Explosion vorausging , als vielzellige Lebensformen deutlich an Komplexität zunahmen. Nach der kambrischen Explosion
, als ein Asteroideneinschlag das Aussterben der Nicht-Vogel- Dinosaurier und anderer großer Reptilien auslöste , aber kleine Tiere wie Insekten , Säugetiere , Eidechsen und Vögel weitgehend verschonte . Das Leben von Säugetieren hat sich in der Vergangenheit diversifiziert
66 Mys
und vor mehreren Millionen Jahren erlangte ein afrikanischer Affe die Fähigkeit, aufrecht zu stehen. Dies erleichterte die Verwendung von Werkzeugen und förderte die Kommunikation, die die für ein größeres Gehirn erforderliche Ernährung und Stimulation lieferte, was zur Evolution des Menschen führte . Die Entwicklung der Landwirtschaft und dann der Zivilisation führte dazu, dass der Mensch einen Einfluss auf die Erde und die Natur und Menge anderer Lebensformen hatte, der bis heute anhält.
. Modelle sagen voraus, dass sich die Sonne auf etwa 1 AE (150 Millionen km; 93 Millionen Meilen) ausdehnen wird , etwa das 250-fache ihres gegenwärtigen Radius. Das Schicksal der Erde ist weniger klar. Als roter Riese wird die Sonne ungefähr 30 % ihrer Masse verlieren, so dass sich die Erde ohne Gezeiteneffekte auf eine Umlaufbahn von 1,7 AE (250 Millionen km; 160 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt bewegt, wenn der Stern seinen maximalen Radius erreicht. Andernfalls kann es bei Gezeiteneffekten in die Sonnenatmosphäre eindringen und verdampfen.
Chimborazo , dessen Gipfel der Punkt auf der Erdoberfläche ist, der am weitesten vom Erdmittelpunkt entfernt ist
Die Form der Erde ist fast kugelförmig. Es gibt eine kleine Abflachung an den Polen und eine Ausbeulung um den Äquator aufgrund der Erdrotation . Daher ist eine bessere Annäherung an die Form der Erde ein abgeplattetes Sphäroid , dessen äquatorialer Durchmesser 43 Kilometer (27 Meilen) größer ist als der Pol- zu-Pol-Durchmesser.
Der durchschnittliche Durchmesser des Referenzsphäroids beträgt 12.742 Kilometer (7.918 Meilen). Die lokale Topographie weicht von diesem idealisierten Sphäroid ab, obwohl diese Abweichungen im globalen Maßstab im Vergleich zum Erdradius gering sind: Die maximale Abweichung von nur 0,17% liegt am Marianengraben (10.925 Meter oder 35.843 Fuß unter dem lokalen Meeresspiegel), während der Mount Everest ( 8.848 Meter oder 29.029 Fuß über dem lokalen Meeresspiegel) entspricht einer Abweichung von 0,14 %. Der am weitesten vom Erdmittelpunkt entfernte Punkt auf der Oberfläche ist der Gipfel des äquatorialen Vulkans Chimborazo in Ecuador (6.384,4 km oder 3.967,1 Meilen).
In der Geodäsie wird die genaue Form, die die Ozeane der Erde ohne Land und Störungen wie Gezeiten und Winde annehmen würden, als Geoid bezeichnet . Genauer gesagt ist das Geoid die Oberfläche des Gravitationsäquipotentials auf mittlerer Meereshöhe (MSL).
Die Meeresoberflächentopographie sind Wasserabweichungen von MSL, analog zur Landtopographie.
(5.970 Yg ). Es besteht hauptsächlich aus Eisen (32,1%), Sauerstoff (30,1%), Silizium (15,1%), Magnesium (13,9%), Schwefel (2,9%), Nickel (1,8%), Calcium (1,5%) und Aluminium ( 1,4 %, wobei die restlichen 1,2 % aus Spuren anderer Elemente bestehen. Aufgrund der Massenseigerung besteht die Kernregion schätzungsweise hauptsächlich aus Eisen (88,8 %), mit kleineren Mengen an Nickel (5,8 %), Schwefel (4,5 %) und weniger als 1 % Spurenelementen.
Die häufigsten Gesteinsbestandteile der Kruste sind fast alle Oxide : Chlor, Schwefel und Fluor sind die wichtigen Ausnahmen und ihr Gesamtgehalt in jedem Gestein beträgt normalerweise viel weniger als 1%. Über 99% der Kruste besteht aus 11 Oxiden, hauptsächlich Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Eisenoxiden, Kalk, Magnesiumoxid, Kali und Soda.
Erdausschnitt vom Kern bis zur Exosphäre. Nicht maßstabsgetreu.
Komponentenschicht
0–60
Lithosphäre
—
0–35
Kruste
2,2–2,9
35–660
Oberer Mantel
3,4–4,4
660–2890
Unterer Mantel
3,4–5,6
100–700
Asthenosphäre
—
2890–5100
Äußerer Kern
9,9–12,2
5100–6378
Innerer Kern
12,8–13,1
Das Erdinnere ist wie das der anderen terrestrischen Planeten nach ihren chemischen oder physikalischen ( rheologischen ) Eigenschaften in Schichten unterteilt . Die äußere Schicht ist eine chemisch ausgeprägte silikatische feste Kruste, die von einem hochviskosen festen Mantel unterlegt ist . Die Kruste wird durch die Diskontinuität Mohorovičić vom Mantel getrennt . Die Dicke der Kruste variiert von etwa 6 Kilometern (3,7 Meilen) unter den Ozeanen bis zu 30-50 Kilometern (19-31 Meilen) für die Kontinente. Die Kruste und die kalte, starre Spitze des oberen Mantels werden zusammen als Lithosphäre bezeichnet, die in unabhängig voneinander bewegliche tektonische Platten unterteilt ist.
Unterhalb der Lithosphäre befindet sich die Asthenosphäre , eine relativ dünnflüssige Schicht, auf der die Lithosphäre reitet. Wichtige Veränderungen der Kristallstruktur innerhalb des Mantels treten 410 und 660 km (250 und 410 Meilen) unter der Oberfläche auf und überspannen eine Übergangszone , die den oberen und unteren Mantel trennt. Unter dem Mantel liegt ein flüssiger Außenkern mit extrem niedriger Viskosität über einem festen Innenkern . Der innere Kern der Erde kann sich mit einer etwas höheren Winkelgeschwindigkeit drehen als der Rest des Planeten, und zwar um 0,1 bis 0,5 ° pro Jahr, obwohl sowohl etwas höhere als auch viel niedrigere Geschwindigkeiten vorgeschlagen wurden. Der Radius des inneren Kerns beträgt etwa ein Fünftel des Radius der Erde.
Die Dichte nimmt mit der Tiefe zu, wie in der Tabelle rechts beschrieben.
Die wichtigsten wärmeerzeugenden Isotope innerhalb der Erde sind Kalium-40 , Uran-238 und Thorium-232 . In der Mitte kann die Temperatur bis zu 6.000 °C (10.830 °F) betragen und der Druck könnte 360 GPa (52 Millionen psi ) erreichen. Da ein Großteil der Wärme durch radioaktiven Zerfall bereitgestellt wird, postulieren Wissenschaftler, dass die Wärmeproduktion der Erde zu Beginn der Erdgeschichte, bevor Isotope mit kurzen Halbwertszeiten erschöpft waren, viel höher war. Ungefähr um
. Ein Teil der thermischen Energie des Kerns wird durch Mantelplumes zur Kruste transportiert , eine Form der Konvektion, die aus Auftrieben von Gestein mit höherer Temperatur besteht. Diese Wolken können Hotspots erzeugen und Basalte überfluten . Ein größerer Teil der Wärme in der Erde geht durch Plattentektonik verloren, durch Mantelauftrieb, der mit mittelozeanischen Rücken verbunden ist . Der letzte Hauptmodus des Wärmeverlusts ist die Leitung durch die Lithosphäre, die größtenteils unter den Ozeanen auftritt, weil die Kruste dort viel dünner ist als die der Kontinente.
Die mechanisch starre äußere Schicht der Erde, die Lithosphäre, ist in tektonische Platten unterteilt. Diese Platten sind starre Segmente, die sich an einem von drei Grenztypen relativ zueinander bewegen: an konvergenten Grenzen kommen zwei Platten zusammen; an divergierenden Grenzen werden zwei Platten auseinandergezogen; und an den Transformationsgrenzen gleiten zwei Platten seitlich aneinander vorbei. Entlang dieser Plattengrenzen können Erdbeben , vulkanische Aktivität , Bergbildung und ozeanische Grabenbildung auftreten. Die tektonischen Platten reiten auf der Asthenosphäre, dem festen, aber weniger viskosen Teil des oberen Mantels, der mit den Platten fließen und sich bewegen kann.
Da die Erdplatten wandern, ozeanische Kruste wird subduziert an konvergenten Grenzen unter den Vorderkanten der Platten. Gleichzeitig entstehen durch das Aufquellen von Mantelmaterial an divergenten Grenzen mittelozeanische Rücken. Die Kombination dieser Prozesse recycelt die ozeanische Kruste wieder in den Mantel. Aufgrund dieses Recyclings ist der größte Teil des Meeresbodens weniger als
100 Jahre
alt. Die älteste ozeanische Kruste befindet sich im Westpazifik und wird auf geschätzt
. Die sich am schnellsten bewegenden Platten sind die ozeanischen Platten, wobei sich die Cocos-Platte mit einer Geschwindigkeit von 75 mm/a (3,0 Zoll/Jahr) und die Pazifische Platte 52–69 mm/a (2,0–2,7 Zoll/Jahr) bewegt. Das andere Extrem ist die südamerikanische Platte, die sich am langsamsten bewegt und mit einer typischen Geschwindigkeit von 10,6 mm/a (0,42 Zoll/Jahr) fortschreitet.
Aktuelle Erde ohne Wasser, Höhe stark übertrieben (klicken/vergrößern um 3D-Globus zu "drehen").
Die Gesamtoberfläche der Erde beträgt etwa 510 Millionen km 2 (197 Millionen Quadratmeilen). Davon liegen 70,8% oder 361,13 Millionen km 2 (139,43 Millionen Quadratmeilen) unter dem Meeresspiegel und sind von Meerwasser bedeckt. Unter der Meeresoberfläche befinden sich ein Großteil des Kontinentalschelfs , Berge, Vulkane, ozeanische Gräben, unterseeische Canyons , ozeanische Hochebenen , abgrundtiefe Ebenen und ein weltumspannendes mittelozeanisches Rückensystem. Die verbleibenden 29,2% oder 148,94 Millionen km 2 (57,51 Millionen Quadratmeilen), die nicht von Wasser bedeckt sind, haben ein Gelände , das von Ort zu Ort stark variiert und aus Bergen, Wüsten, Ebenen, Hochebenen und anderen Landschaftsformen besteht . Die Höhe der Landoberfläche variiert vom Tiefpunkt von -418 m (-1.371 ft) am Toten Meer bis zu einer maximalen Höhe von 8.848 m (29.029 ft) an der Spitze des Mount Everest. Die durchschnittliche Höhe des Landes über dem Meeresspiegel beträgt etwa 797 m (2.615 ft).
Die kontinentale Kruste besteht aus Material geringerer Dichte wie den magmatischen Gesteinen Granit und Andesit . Weniger verbreitet ist Basalt , ein dichteres Vulkangestein, das der Hauptbestandteil des Meeresbodens ist. Sedimentgestein entsteht aus der Ansammlung von Sedimenten, die vergraben und zusammen verdichtet werden . Fast 75 % der kontinentalen Oberflächen sind von Sedimentgesteinen bedeckt, obwohl sie etwa 5 % der Kruste ausmachen. Die dritte Form von Gesteinsmaterial, das auf der Erde gefunden wird, ist metamorphes Gestein , das aus der Umwandlung bereits vorhandener Gesteinsarten durch hohen Druck, hohe Temperaturen oder beides entsteht. Zu den am häufigsten vorkommenden Silikatmineralien auf der Erdoberfläche gehören Quarz , Feldspäte , Amphibole , Glimmer , Pyroxen und Olivin . Häufige Karbonatmineralien sind Calcit (in Kalkstein gefunden ) und Dolomit .
Die Pedosphäre ist die äußerste Schicht der Kontinentaloberfläche der Erde und besteht aus Boden und unterliegt Bodenbildungsprozessen . Die gesamte Ackerfläche beträgt 10,9 % der Landfläche, davon 1,3 % als Dauerkulturland. Fast 40% der Landfläche der Erde ist für die Landwirtschaft genutzt oder schätzungsweise 16,7 Millionen km 2 (6,4 Millionen Quadratmeilen) von Acker- und 33,5 Mio. km 2 (12,9 Mio. Quadratmeilen) von Weideland.
Die Schwerkraft der Erde, gemessen von der NASA- Mission GRACE , zeigt Abweichungen von der theoretischen Schwerkraft . Rot zeigt an, wo die Schwerkraft stärker ist als der glatte Standardwert, und Blau zeigt an, wo sie schwächer ist.
Die Schwerkraft der Erde ist die Beschleunigung , die auf Objekte aufgrund der Massenverteilung innerhalb der Erde ausgeübt wird. Nahe der Erdoberfläche beträgt die Gravitationsbeschleunigung ungefähr 9,8 m/s 2 (32 ft/s 2 ). Lokale Unterschiede in der Topographie, Geologie und tieferen tektonischen Struktur verursachen lokale und breite regionale Unterschiede im Gravitationsfeld der Erde, die als Gravitationsanomalien bekannt sind .
Der Hauptteil des Erdmagnetfeldes wird im Erdkern erzeugt, dem Ort eines Dynamoprozesses , der die kinetische Energie der thermisch und kompositorisch angetriebenen Konvektion in elektrische und magnetische Feldenergie umwandelt. Das Feld erstreckt sich vom Kern nach außen, durch den Mantel und bis zur Erdoberfläche, wo es ungefähr ein Dipol ist . Die Pole des Dipols befinden sich in der Nähe der geographischen Pole der Erde. Am Äquator des Magnetfelds beträgt die Magnetfeldstärke an der Oberfläche
in der Epoche 2000, das pro Jahrhundert um fast 6% abnimmt. Die Konvektionsbewegungen im Kern sind chaotisch; die Magnetpole driften und ändern periodisch ihre Ausrichtung. Dies verursacht eine säkulare Variation des Hauptfeldes und Feldumkehrungen in unregelmäßigen Abständen, die im Mittel alle Millionen Jahre einige Male betragen. Die letzte Umkehr fand vor etwa 700.000 Jahren statt.
Schema der Magnetosphäre der Erde. Der Sonnenwind fließt von links nach rechts
Die Ausdehnung des Erdmagnetfeldes im Weltraum definiert die Magnetosphäre . Ionen und Elektronen des Sonnenwindes werden von der Magnetosphäre abgelenkt; Der Sonnenwinddruck komprimiert die Tagseite der Magnetosphäre auf etwa 10 Erdradien und erweitert die Nachtseitenmagnetosphäre zu einem langen Schweif. Da die Geschwindigkeit des Sonnenwindes größer ist als die Geschwindigkeit , mit den Wellen durch den Sonnenwind propagieren, ein Überschall Bugstoßwelle geht den Tagseite magnetosphere im Sonnenwind. Geladene Teilchen sind in der Magnetosphäre enthalten; die Plasmasphäre wird durch niederenergetische Teilchen definiert, die im Wesentlichen den magnetischen Feldlinien folgen, wenn sich die Erde dreht. Der Ringstrom wird durch Teilchen mittlerer Energie definiert, die relativ zum Erdmagnetfeld driften, aber mit Pfaden, die immer noch vom Magnetfeld dominiert werden, und die Van-Allen-Strahlungsgürtel werden von hochenergetischen Teilchen gebildet, deren Bewegung im Wesentlichen zufällig ist, aber in der Magnetosphäre enthalten.
Die Erdrotationsperiode relativ zur präzessiven oder gleitenden mittleren März-Tagundnachtgleiche (wenn die Sonne 90° auf dem Äquator steht) beträgt
86.164,0905 Sekunden
der mittleren Sonnenzeit (UT1)
(23 h 56 m 4,0905 s )
. Somit ist der Sterntag um etwa 8,4 ms kürzer als der Sterntag.
Abgesehen von Meteoren in der Atmosphäre und Satelliten in niedriger Umlaufbahn ist die scheinbare Hauptbewegung der Himmelskörper am Erdhimmel nach Westen mit einer Geschwindigkeit von 15°/h = 15'/min. Für Körper in der Nähe des Himmelsäquators entspricht dies alle zwei Minuten einem scheinbaren Durchmesser der Sonne oder des Mondes; Von der Erdoberfläche aus sind die scheinbaren Größen von Sonne und Mond ungefähr gleich.
Erde umkreist die Sonne in einer mittleren Entfernung von etwa 150 Millionen km (93 Millionen mi) alles 365,2564 mittleren Sonnentag oder ein Sternjahr . Dies ergibt eine scheinbare Bewegung der Sonne nach Osten in Bezug auf die Sterne mit einer Geschwindigkeit von etwa 1°/Tag, was einem scheinbaren Sonnen- oder Monddurchmesser alle 12 Stunden entspricht. Aufgrund dieser Bewegung dauert es im Durchschnitt 24 Stunden – ein Sonnentag –, bis die Erde eine vollständige Drehung um ihre Achse vollzogen hat, damit die Sonne auf den Meridian zurückkehrt . Die Umlaufgeschwindigkeit der Erde beträgt im Durchschnitt etwa 29,78 km/s (107.200 km/h; 66.600 mph), was schnell genug ist, um eine Entfernung gleich dem Erddurchmesser, etwa 12.742 km (7.918 Meilen), in sieben Minuten und die Entfernung zu der Mond, 384.000 km (239.000 mi), in etwa 3,5 Stunden.
.
Die Hill-Kugel oder die Kugel des Gravitationseinflusses der Erde hat einen Radius von etwa 1,5 Millionen km (930.000 Meilen). Dies ist die maximale Entfernung, bei der der Gravitationseinfluss der Erde stärker ist als die der weiter entfernten Sonne und Planeten. Objekte müssen die Erde innerhalb dieses Radius umkreisen, oder sie können durch die Gravitationsstörung der Sonne gelöst werden.
Die Erde befindet sich zusammen mit dem Sonnensystem in der Milchstraße und umkreist etwa 28.000 Lichtjahre von ihrem Zentrum. Sie liegt etwa 20 Lichtjahre über der galaktischen Ebene im Orion-Arm .
Die axiale Neigung der Erde beträgt ungefähr 23,439281°, wobei die Achse ihrer Bahnebene immer in Richtung der Himmelspole zeigt . Aufgrund der axialen Neigung der Erde variiert die Menge an Sonnenlicht, die einen bestimmten Punkt der Oberfläche erreicht, im Laufe des Jahres. Dies verursacht den jahreszeitlichen Klimawechsel, wobei der Sommer auf der nördlichen Hemisphäre auftritt, wenn der Wendekreis des Krebses der Sonne zugewandt ist, und auf der südlichen Hemisphäre, wenn der Wendekreis des Steinbocks der Sonne zugewandt ist. In jedem Fall tritt der Winter gleichzeitig auf der gegenüberliegenden Hemisphäre ein. Im Sommer dauert der Tag länger und die Sonne steht höher am Himmel. Im Winter wird das Klima kühler und die Tage kürzer. Oberhalb des Polarkreises und unterhalb des Polarkreises gibt es überhaupt kein Tageslicht für einen Teil des Jahres, eine Verursachung Polarnacht , und in dieser Nacht erstreckt sich über mehrere Monate an den Polen selbst. Dieselben Breitengrade erleben auch eine Mitternachtssonne , bei der die Sonne den ganzen Tag sichtbar bleibt.
Nach astronomischer Konvention können die vier Jahreszeiten durch die Sonnenwenden – die Punkte in der Umlaufbahn der maximalen axialen Neigung zur Sonne oder von ihr weg – und die Tagundnachtgleichen bestimmt werden , wenn die Rotationsachse der Erde mit ihrer Umlaufachse ausgerichtet ist. Auf der Nordhalbkugel findet die Wintersonnenwende derzeit um den 21. Dezember herum statt; Die Sommersonnenwende ist um den 21. Juni, die Frühlings-Tagundnachtgleiche um den 20. März und die Herbst-Tagundnachtgleiche um den 22. oder 23. September. Auf der Südhalbkugel ist die Situation umgekehrt, wobei die Sommer- und Wintersonnenwende vertauscht und die Frühlings- und Herbsttagundnachtgleiche vertauscht sind.
Der Winkel der axialen Neigung der Erde ist über lange Zeiträume relativ stabil. Seine axiale Neigung unterliegt einer Nutation ; eine leichte, unregelmäßige Bewegung mit einer Hauptperiode von 18,6 Jahren. Die Ausrichtung (und nicht der Winkel) der Erdachse ändert sich auch im Laufe der Zeit und präzediert in jedem 25.800-Jahres-Zyklus in einem vollständigen Kreis; diese Präzession ist der Grund für den Unterschied zwischen einem siderischen Jahr und einem tropischen Jahr . Beide Bewegungen werden durch die unterschiedliche Anziehungskraft von Sonne und Mond auf die äquatoriale Ausbuchtung der Erde verursacht. Die Pole wandern auch einige Meter über die Erdoberfläche. Diese polare Bewegung hat mehrere zyklische Komponenten, die zusammen als quasiperiodische Bewegung bezeichnet werden . Zusätzlich zu einer jährlichen Komponente dieses Antrags gibt es einen 14-Monats-Zyklus namens Chandler Wobble . Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde variiert auch in einem Phänomen, das als Tageslängenvariation bekannt ist.
In der Neuzeit tritt das Perihel der Erde um den 3. Januar und ihr Aphel um den 4. Juli auf. Diese Daten ändern sich im Laufe der Zeit aufgrund von Präzession und anderen orbitalen Faktoren, die zyklischen Mustern folgen, die als Milankovitch-Zyklen bekannt sind . Der sich ändernde Abstand Erde-Sonne verursacht einen Anstieg der Sonnenenergie um etwa 6,8%, die die Erde im Perihel relativ zum Aphel erreicht. Da die Südhalbkugel ungefähr zur gleichen Zeit zur Sonne geneigt ist, zu der die Erde der Sonne am nächsten kommt, erhält die Südhalbkugel im Laufe eines Jahres etwas mehr Energie von der Sonne als die Nordhalbkugel. Dieser Effekt ist viel weniger signifikant als die Gesamtenergieänderung durch die axiale Neigung, und der größte Teil der überschüssigen Energie wird durch den höheren Wasseranteil auf der Südhalbkugel absorbiert.
Der Mond ist ein relativ großer terrestrischer , planetenähnlicher natürlicher Satellit mit einem Durchmesser von etwa einem Viertel des Erddurchmessers. Er ist der größte Mond im Sonnensystem im Verhältnis zur Größe seines Planeten, obwohl Charon im Vergleich zum Zwergplaneten Pluto größer ist . Die natürlichen Satelliten anderer Planeten werden nach dem der Erde auch als "Monde" bezeichnet. Die am weitesten verbreitete Theorie über die Entstehung des Mondes, die Giant-Impact-Hypothese , besagt, dass er aus der Kollision eines marsgroßen Protoplaneten namens Theia mit der frühen Erde entstand. Diese Hypothese erklärt (unter anderem) den relativen Mangel des Mondes an Eisen und flüchtigen Elementen und die Tatsache, dass seine Zusammensetzung fast identisch mit der der Erdkruste ist.
Die Gravitationsanziehung zwischen Erde und Mond verursacht Gezeiten auf der Erde. Der gleiche Effekt auf den Mond hat zu seiner Gezeitensperre geführt : Seine Rotationsperiode ist die gleiche wie die Zeit, die er braucht, um die Erde zu umkreisen. Dadurch präsentiert er dem Planeten immer das gleiche Gesicht. Während der Mond die Erde umkreist, werden verschiedene Teile seines Gesichts von der Sonne beleuchtet, was zu den Mondphasen führt . Aufgrund ihrer Gezeitenwechselwirkung tritt der Mond mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 38 mm/a (1,5 Zoll/Jahr) von der Erde zurück. Über Millionen von Jahren summieren sich diese winzigen Veränderungen – und die Verlängerung des Erdtages um etwa 23 µs /Jahr – zu erheblichen Veränderungen. Während der Ediacara- Periode zum Beispiel (ungefähr
620 Ma
) gab es 400 ± 7 Tage im Jahr, wobei jeder Tag 21,9 ± 0,4 Stunden dauerte.
Der Mond könnte die Entwicklung des Lebens dramatisch beeinflusst haben, indem er das Klima des Planeten mäßigte. Paläontologische Beweise und Computersimulationen zeigen, dass die axiale Neigung der Erde durch Gezeitenwechselwirkungen mit dem Mond stabilisiert wird. Einige Theoretiker glauben, dass die Rotationsachse ohne diese Stabilisierung gegenüber den Drehmomenten, die die Sonne und die Planeten auf die äquatoriale Ausbuchtung der Erde ausüben, chaotisch instabil sein und über Millionen von Jahren große Veränderungen zeigen könnte, wie dies beim Mars der Fall ist, obwohl dies umstritten ist.
Von der Erde aus gesehen ist der Mond gerade weit genug entfernt, um fast die gleiche scheinbare Scheibe wie die Sonne zu haben. Die Winkelgröße (oder Raumwinkel ) dieser beiden Körper stimmt überein, denn obwohl der Durchmesser der Sonne etwa 400-mal so groß ist wie der des Mondes, ist er auch 400-mal weiter entfernt. Dadurch können totale und ringförmige Sonnenfinsternisse auf der Erde auftreten.
nähert sich dem Erde-Mond-System etwa alle zwanzig Jahre. Während dieser Annäherungen kann es die Erde für kurze Zeit umkreisen.
Im April 2020 befinden sich 2.666 betriebsfähige, von Menschenhand geschaffene Satelliten , die die Erde umkreisen. Es gibt auch außer Betrieb befindliche Satelliten, darunter Vanguard 1 , der älteste Satellit, der sich derzeit im Orbit befindet, und über 16.000 Stück Weltraumschrott . Der größte künstliche Satellit der Erde ist die Internationale Raumstation ISS .
Das Wasser wird auf verschiedene Teile des hydrosphere über den transportierten Wasserkreislauf .
Der Wasserreichtum auf der Erdoberfläche ist ein einzigartiges Merkmal, das den "Blauen Planeten" von anderen Planeten im Sonnensystem unterscheidet. Die Hydrosphäre der Erde besteht hauptsächlich aus den Ozeanen, umfasst aber technisch gesehen alle Wasseroberflächen der Welt, einschließlich Binnenmeere, Seen, Flüsse und unterirdisches Wasser bis zu einer Tiefe von 2.000 m. Die Masse der Ozeane beträgt etwa 1,35
×
10
18
metrische Tonnen oder etwa 1/4400 der Gesamtmasse der Erde. Die Ozeane bedecken eine Fläche von 361,8 Millionen km 2 (139,7 Millionen Quadratmeilen) mit einer mittleren Tiefe von 3.682 m (12.080 ft), was zu einem geschätzten Volumen von 1,332 Milliarden km 3 (320 Millionen Kubikmetern) führt. Wenn sich die gesamte Erdkrustenoberfläche auf der gleichen Höhe wie eine glatte Kugel befinden würde, wäre die Tiefe des resultierenden Weltozeans 2,7 bis 2,8 km (1,68 bis 1,74 Meilen). Etwa 97,5% des Wassers sind salzhaltig ; die restlichen 2,5 % sind Süßwasser . Das meiste Süßwasser, etwa 68,7%, ist als Eis in Eiskappen und Gletschern vorhanden .
In den kältesten Regionen der Erde überlebt Schnee den Sommer und verwandelt sich in Eis . Dieser angesammelte Schnee und Eis bilden schließlich Gletscher , Eiskörper, die unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft fließen. Alpengletscher bilden sich in Berggebieten, während sich in Polarregionen über Land riesige Eisschilde bilden. Der Fluss der Gletscher erodiert die Oberfläche und verändert sie dramatisch, mit der Bildung von U-förmigen Tälern und anderen Landschaftsformen. Das Meereis in der Arktis bedeckt eine Fläche, die ungefähr so groß ist wie die der Vereinigten Staaten, obwohl es sich als Folge des Klimawandels schnell zurückzieht.
Der durchschnittliche Salzgehalt der Ozeane der Erde beträgt etwa 35 Gramm Salz pro Kilogramm Meerwasser (3,5 % Salz). Das meiste dieses Salzes wurde durch vulkanische Aktivität freigesetzt oder aus kühlen magmatischen Gesteinen gewonnen. Die Ozeane sind auch ein Reservoir für gelöste atmosphärische Gase, die für das Überleben vieler aquatischer Lebensformen unerlässlich sind. Meerwasser hat einen wichtigen Einfluss auf das Weltklima, wobei die Ozeane als großer Wärmespeicher fungieren . Verschiebungen in der ozeanischen Temperaturverteilung können erhebliche Wetterverschiebungen verursachen, wie zum Beispiel die El Niño-Süd-Oszillation .
variiert mit dem Breitengrad und reicht von 8 km (5 Meilen) an den Polen bis 17 km (11 Meilen) am Äquator, mit einigen Schwankungen aufgrund von Wetter und saisonalen Faktoren.
sind die wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre. Ohne diesen Wärmespeichereffekt würde die durchschnittliche Oberflächentemperatur -18 °C (0 °F) betragen, im Gegensatz zu den aktuellen +15 °C (59 °F), und das Leben auf der Erde würde in seiner jetzigen Form wahrscheinlich nicht existieren .
Die Erdatmosphäre hat keine eindeutige Grenze, sie wird allmählich dünner und verschwindet im Weltraum. Drei Viertel der Masse der Atmosphäre befinden sich in den ersten 11 km (6,8 Meilen) der Oberfläche. Diese unterste Schicht wird Troposphäre genannt. Sonnenenergie erwärmt diese Schicht und die darunter liegende Oberfläche, wodurch sich die Luft ausdehnt. Diese Luft geringerer Dichte steigt dann auf und wird durch kühlere Luft höherer Dichte ersetzt. Das Ergebnis ist eine atmosphärische Zirkulation , die das Wetter und das Klima durch Umverteilung der thermischen Energie antreibt.
Hurrikan Felix aus einer niedrigen Erdumlaufbahn, September 2007
Massive Wolken über der Mojave-Wüste , Februar 2016
Die primären atmosphärischen Zirkulationsbänder bestehen aus den Passatwinden in der äquatorialen Region unter 30° Breite und den Westwinden in den mittleren Breiten zwischen 30° und 60°. Meeresströmungen sind ebenfalls wichtige Faktoren bei der Bestimmung des Klimas, insbesondere die thermohaline Zirkulation , die thermische Energie von den äquatorialen Ozeanen zu den Polarregionen verteilt.
Die Menge an Sonnenenergie, die die Erdoberfläche erreicht, nimmt mit zunehmendem Breitengrad ab. In höheren Breiten erreicht das Sonnenlicht die Oberfläche in niedrigeren Winkeln und muss dickere Säulen der Atmosphäre passieren. Dadurch sinkt die mittlere jährliche Lufttemperatur auf Meereshöhe um etwa 0,4 °C (0,7 °F) pro Breitengrad vom Äquator. Die Erdoberfläche kann in spezifische Breitengürtel mit annähernd homogenem Klima unterteilt werden. Vom Äquator bis zu den Polargebieten sind dies das tropische (oder äquatoriale), subtropische , gemäßigte und polare Klima.
Weitere Faktoren, die das Klima eines Ortes beeinflussen, sind die Nähe zu den Ozeanen , die ozeanische und atmosphärische Zirkulation sowie die Topologie. Orte in der Nähe von Ozeanen haben normalerweise kältere Sommer und wärmere Winter, da Ozeane große Wärmemengen speichern können. Der Wind transportiert die Kälte oder die Hitze des Ozeans ans Land. Auch die atmosphärische Zirkulation spielt eine wichtige Rolle: San Francisco und Washington DC sind beide Küstenstädte auf etwa demselben Breitengrad. Das Klima in San Francisco ist deutlich gemäßigter, da die Windrichtung vom Meer zum Land vorherrscht. Schließlich nehmen die Temperaturen mit der Höhe ab, was dazu führt, dass Berggebiete kälter sind als tiefer gelegene Gebiete.
Durch Oberflächenverdunstung erzeugter Wasserdampf wird durch Kreislaufmuster in der Atmosphäre transportiert. Wenn die atmosphärischen Bedingungen einen Auftrieb von warmer, feuchter Luft zulassen, kondensiert dieses Wasser und fällt als Niederschlag an die Oberfläche. Das meiste Wasser wird dann durch Flusssysteme in tiefere Lagen transportiert und normalerweise in die Ozeane zurückgeführt oder in Seen abgelagert. Dieser Wasserkreislauf ist ein lebenswichtiger Mechanismus zur Unterstützung des Lebens an Land und ein Hauptfaktor für die Erosion von Oberflächenstrukturen über geologische Zeiträume. Die Niederschlagsmuster variieren stark und reichen von mehreren Metern Wasser pro Jahr bis zu weniger als einem Millimeter. Atmosphärische Zirkulation, topografische Merkmale und Temperaturunterschiede bestimmen den durchschnittlichen Niederschlag, der in jeder Region fällt.
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Obere Atmosphäre
Diese Ansicht aus der Umlaufbahn zeigt den Vollmond, der teilweise von der Erdatmosphäre verdeckt wird.
Oberhalb der Troposphäre wird die Atmosphäre normalerweise in Stratosphäre , Mesosphäre und Thermosphäre unterteilt . Jede Schicht hat eine andere Verfallsrate, die die Temperaturänderungsrate mit der Höhe definiert. Darüber hinaus verdünnt sich die Exosphäre zur Magnetosphäre, wo die Erdmagnetfelder mit dem Sonnenwind interagieren. Innerhalb der Stratosphäre befindet sich die Ozonschicht, eine Komponente, die die Oberfläche teilweise vor ultraviolettem Licht abschirmt und damit für das Leben auf der Erde wichtig ist. Die Kármán-Linie , definiert als 100 km (62 Meilen) über der Erdoberfläche, ist eine Arbeitsdefinition für die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum .
Die thermische Energie bewirkt, dass einige der Moleküle am äußeren Rand der Atmosphäre ihre Geschwindigkeit so weit erhöhen, dass sie der Schwerkraft der Erde entkommen können. Dies führt zu einem langsamen, aber stetigen Verlust der Atmosphäre in den Weltraum . Da nicht fixierter Wasserstoff eine niedrige Molekülmasse hat , kann er leichter eine Austrittsgeschwindigkeit erreichen und leckt schneller als andere Gase in den Weltraum. Das Entweichen von Wasserstoff in den Weltraum trägt zur Verschiebung der Erdatmosphäre und -oberfläche von einem anfänglich reduzierenden in einen gegenwärtig oxidierenden Zustand bei. Die Photosynthese lieferte eine Quelle für freien Sauerstoff, aber der Verlust von Reduktionsmitteln wie Wasserstoff gilt als notwendige Voraussetzung für die weit verbreitete Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre. Daher kann die Fähigkeit von Wasserstoff, aus der Atmosphäre zu entweichen, die Natur des Lebens, das sich auf der Erde entwickelt hat, beeinflusst haben. In der aktuellen, sauerstoffreichen Atmosphäre wird der größte Teil des Wasserstoffs in Wasser umgewandelt, bevor er entweichen kann. Stattdessen entsteht der größte Teil des Wasserstoffverlusts durch die Zerstörung von Methan in der oberen Atmosphäre.
Pilze sind eines der Reiche des Lebens auf der Erde.
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Ein Planet, der Leben aufrechterhalten kann, wird als bewohnbar bezeichnet , auch wenn das Leben dort nicht entstanden ist. Die Entfernung der Erde von der Sonne sowie ihre Umlaufbahnexzentrizität, Rotationsgeschwindigkeit, axiale Neigung, geologische Geschichte, Atmosphäre und Magnetfeld tragen alle zu den aktuellen klimatischen Bedingungen an der Oberfläche bei. Die Erde liefert flüssiges Wasser – eine Umgebung, in der sich komplexe organische Moleküle zusammensetzen und interagieren können, und ausreichend Energie, um den Stoffwechsel aufrechtzuerhalten . Pflanzen können Nährstoffe aus der Atmosphäre, dem Boden und dem Wasser aufnehmen. Diese Nährstoffe werden ständig zwischen verschiedenen Arten recycelt.
Die menschliche Bevölkerung der Erde überstieg Anfang der 2010er Jahre sieben Milliarden und wird voraussichtlich in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts einen Höchststand von etwa zehn Milliarden erreichen. Der größte Teil des Wachstums wird in Subsahara-Afrika erwartet . Die Bevölkerungsdichte variiert weltweit stark, aber die Mehrheit lebt in Asien . Bis 2050 werden voraussichtlich 68 % der Weltbevölkerung in städtischen und nicht in ländlichen Gebieten leben. Die nördliche Hemisphäre umfasst 68 % der Landmasse der Erde. Zum Teil aufgrund der Vorherrschaft der Landmasse leben 90% der Menschen auf der Nordhalbkugel.
Es wird geschätzt, dass ein Achtel der Erdoberfläche für den Menschen geeignet ist – drei Viertel der Erdoberfläche sind von Ozeanen bedeckt, ein Viertel davon ist Land. Die Hälfte dieser Landfläche ist Wüste (14%), Hochgebirge (27%) oder andere ungeeignete Terrains. Staaten beanspruchen die gesamte Landoberfläche des Planeten, mit Ausnahme von Teilen der Antarktis und einigen anderen nicht beanspruchten Gebieten . Die Erde hat nie eine weltumspannende Regierung gehabt, aber die Vereinten Nationen sind die weltweit führende zwischenstaatliche Organisation .
Der erste Mensch, der die Erde umkreiste, war Yuri Gagarin am 12. April 1961. Insgesamt haben bis November 2018 etwa 550 Menschen den Weltraum besucht und eine Umlaufbahn erreicht, von denen zwölf den Mond betreten haben. Normalerweise sind die einzigen Menschen im Weltraum die auf der Internationalen Raumstation. Die sechsköpfige Besatzung der Station wird in der Regel alle sechs Monate ausgetauscht. Die weiteste Entfernung, die Menschen von der Erde entfernt haben, beträgt 400.171 km (248.655 Meilen), die 1970 während der Apollo-13- Mission erreicht wurden.
Landnutzung im Jahr 2015 in Prozent der eisfreien Landoberfläche
Bodennutzung
Prozentsatz
Ackerland
12–14%
Weiden
30–47 %
Vom Menschen genutzte Wälder
16–27 %
Infrastruktur
1%
Ungenutztes Land
24–31 %
Die Erde verfügt über Ressourcen, die von Menschen ausgebeutet wurden. Die so genannten nicht erneuerbaren Ressourcen wie fossile Brennstoffe werden nur über geologische Zeiträume aufgefüllt. Aus der Erdkruste, bestehend aus Kohle , Erdöl und Erdgas, werden große Vorkommen an fossilen Brennstoffen gewonnen . Diese Vorkommen werden vom Menschen sowohl zur Energiegewinnung als auch als Rohstoff für die chemische Produktion genutzt. Mineral Erz Körper haben auch innerhalb der Kruste durch einen Prozess der gebildet worden Erz Genese , die sich aus Aktionen von Magmatismus , Erosion und Plattentektonik. Diese Metalle und andere Elemente werden im Bergbau gewonnen , ein Prozess, der oft Umwelt- und Gesundheitsschäden mit sich bringt.
Die Biosphäre der Erde produziert viele nützliche biologische Produkte für den Menschen, darunter Lebensmittel, Holz , Pharmazeutika , Sauerstoff und das Recycling von organischem Abfall. Das landgestützte Ökosystem hängt von Mutterboden und Süßwasser ab, und das ozeanische Ökosystem hängt von gelösten Nährstoffen ab, die vom Land heruntergespült werden. Im Jahr 2019, 39 Millionen km 2 (15 Millionen Quadratmeilen) von Landfläche der Erde bestanden aus Wald und Wald, 12 Millionen km 2 (4,6 Millionen Quadratmeilen) war Strauch- und Grünland, 40 Millionen km 2 (15 Millionen Quadratmeilen) wurden verwendet , für die Futtermittelproduktion und Beweidung, und 11 Millionen km 2 (4,2 Millionen Quadratmeilen) wurden als Ackerland kultiviert. Von den 12–14 % der eisfreien Fläche, die als Ackerland genutzt werden, wurden 2015 2 Prozentpunkte bewässert. Menschen bauen mit Baumaterial Schutzhütten.
Menschliche Aktivitäten, wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe, emittieren Treibhausgase in die Atmosphäre der Erde und verändern ihr Klima . Es wird geschätzt, dass die globalen Temperaturen im Jahr 2020 1,2 °C (2,2 °F) wärmer waren als die vorindustriellen Basiswerte. Dieser Temperaturanstieg, der als globale Erwärmung bekannt ist , hat zum Schmelzen der Gletscher , zum Anstieg des Meeresspiegels , zum erhöhten Risiko von Dürren und Waldbränden sowie zur Migration von Arten in kältere Gebiete beigetragen .
, die Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde, verglich die Umwelt und das Leben der Erde als einen einzigen selbstregulierenden Organismus, was zu einer weitgehenden Stabilisierung der Bewohnbarkeitsbedingungen führte. Bilder der Erde, die insbesondere während des Apollo-Programms aus dem Weltraum aufgenommen wurden, haben die Sichtweise der Menschen auf den Planeten, auf dem sie lebten, verändert und seine Schönheit, Einzigartigkeit und scheinbare Zerbrechlichkeit hervorgehoben.
Erst im 19. Jahrhundert erkannten Geologen, dass das Alter der Erde mindestens viele Millionen Jahre beträgt. Lord Kelvin nutzte die Thermodynamik , um das Alter der Erde im Jahr 1864 auf 20 Millionen bis 400 Millionen Jahre zu schätzen, was eine heftige Debatte über dieses Thema auslöste. Erst als Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts Radioaktivität und radioaktive Datierung entdeckt wurden, wurde ein zuverlässiger Mechanismus zur Bestimmung des Erdalters etabliert, der bewies, dass der Planet Milliarden von Jahren alt ist.
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