Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Erde
E- und F-Schicht, Äußerer Erdkern
Der Übergang vom unteren Mantel zum äußeren Erdkern ist durch eine abrupte Verringerung der
Geschwindigkeit der P-Wellen gekennzeichnet. S-Wellen können diesen Bereich nicht durchdringen,
was darauf hindeutet, daß sich die Materie der E- und F-Schicht im flüssigen Aggregatzustand
befindet. Die Dichte der Eisen-Nickel-Schmelze liegt im Bereich zwischen 9900 kg/m³ und 12200
kg/m³ und die Temperatur ungefähr bei 3200 K. Da die mittlere Dichte nicht ganz dem einer reinen Fe-
Ni-Schmelze entspricht, vermutet man die Präsenz weiterer Elemente (Anteil ca. 10%), insbesondere
von Schwefel und Sauerstoff. Diese Elemente sind zudem relativ häufig und lösen sich in einer
Metallschmelze sehr gut auf.
Durch die Konvektionsströmungen innerhalb dieser Schicht und durch die sehr gute elektrische
Leitfähigkeit der Eisen-Nickel-Legierung wird der Geodynamo angetrieben, der für das ausgedehnte
Erdmagnetfeld verantwortlich ist. Sie ist auch für die feinen Schwankungen in der Geschwindigkeit der
Erdrotation verantwortlich.
Der äußere Erdkern geht in einer Tiefe von 5154 km in den festen inneren Erdkern über.
G-Schicht, Innerer Erdkern
Der innere Erdkern ist fest und mit einem Radius von 1224 km etwas kleiner als der Erdmond
(Radius=1738 km). Er wurde 1936 entdeckt. Die Dichte liegt in der Größenordnung von 13000 kg/m³
und die Temperatur dürfte 4700 K übersteigen. Unter diesen Bedingungen liegt die Materie in einem
dichten, kristallinen Zustand vor. Man vermutet sogar, daß das Eisen einen einzigen gigantischen
Kristall bilden kann, wie STIXRUDE und COHEN 1995 in einem aufwendigen Computerexperiment
zeigen konnte. Daß der Erdkern noch einige Überraschungen bereithält, zeigen zwei weitere
Entdeckungen neueren Datums:
• der untere Bereich des inneren Erdkerns verhält sich in bezug auf die Ausbreitung von
Erdbebenwellen anisotrop, d.h. die Geschwindigkeit der Erdbebenwellen hängt von der Richtung
ab, mit der sie den Erdkern durchlaufen.
• Der innere Erdkern rotiert ein klein wenig schneller als die Erde („Superrotation“), wobei der
Überschuß dazu führt, daß der Erdkern innerhalb von 900 Jahren eine zusätzliche Umdrehung
macht. Das ist für geologische Verhältnisse unwahrscheinlich schnell.
Der Grund, daß der Kernbereich trotz der hohen Temperaturen nicht aufgeschmolzen ist, liegt in dem
enormen Druck von 3.5 Mbar.
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