Warum ist die Erde rund?

„Was passiert, wenn man immer in die gleiche Richtung geht? Kommt man irgendwann an den Rand der Welt oder ist die Welt unendlich groß?“ Schon vor über 2300 Jahren war sich der berühmte griechische Wissenschaftler Aristoteles sicher: Weder das eine noch das andere. Denn die Erde ist nicht flach wie eine Scheibe, sondern eine Kugel – aber warum?

Schon Aristoteles wusste: Die Erde ist rund!
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Um das zu verstehen, muss man zurückgehen in die Zeit, als die Erde entstand. Die Kraft die dafür verantwortlich war, ist die Schwerkraft – alle massiven Gegenstände ziehen sich gegenseitig an. Diese Kraft ließ Gesteinsbrocken zusammenprallen und sich zu einem Planeten verbinden. Und sie gab dem Planeten seine Form. Denn die Schwerkraft wirkt in alle Richtungen gleich stark.

Nach ihrer Entstehung war die Erde heiß und flüssig und formte sich zu einer Kugel.
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Da die Erde zu Beginn heiß und flüssig war, konnte das Material in die Form fließen, die die Schwerkraft vorgab. Ragte irgendwo ein Stück Erdmaterial weiter hinaus, so wurde es vom Rest angezogen, bis die Oberfläche glatt war und an allen Stellen die gleiche Schwerkraft wirke. Und da die Schwerkraft in alle Richtungen gleich ist, entstand automatisch die Form einer Kugel – denn nur bei einer Kugel sind alle Punkte auf ihrer Oberfläche gleich weit vom Schwerpunkt entfernt.

Wenn man sich die Gestalt der Erde aber ganz genau anschaut, stellt man fest, dass die Erde keine perfekte Kugel ist: An ihren Polen ist sie leicht abgeflacht und am Äquator dagegen etwas bauchig.

Schuld daran ist die Erddrehung: Im Lauf von 24 Stunden dreht sich die Erde einmal um ihre Achse. Durch die Drehbewegung entsteht eine Kraft, die Fliehkraft. Diese kennen wir vom Kettenkarussell, wenn wir in den Schaukeln nach außen fliegen. Bei der Erde bewirkt die Fliehkraft, dass die Gesteinsmassen ein Stück von der Drehachse nach außen rutschen, also von den Polen in Richtung Äquator. Dort ist der Durchmesser der Erde etwa 41 Kilometer größer als zwischen dem Nord- und Südpol.

Die Weltumsegler sind zurück

Nur ein Schiff hat überlebt

Großer Empfang im spanischen Hafen Sanlúcar: Nach fast drei Jahren kehrt die „Victoria“ von ihrer Expedition zurück. Doch die Freude ist getrübt. Von den fünf Schiffen der Flotte kommt nur dieses eine wieder zurück, und von den 237 Mann Besatzung haben nur 18 überlebt. Auch der Leiter der Expedition, der Portugiese Ferdinand Magellan (42) kam unterwegs ums Leben.

So konnte er den großen Triumph nicht mehr selber erleben: Seiner Expedition ist es zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit gelungen, die Welt vollständig zu umrunden! Ferdinand Magellan war mit seinen fünf Schiffen am 10. August 1519 von Sevilla aufgebrochen. Er war unterwegs im Auftrag der spanischen Krone, die Westroute zu den lukrativen Gewürzinseln im Pazifischen Ozean zu finden. Dies war nötig, nachdem die konkurrierende Seemacht Portugal den Seeweg in östlicher Richtung um das afrikanische Kap der guten Hoffnung für sich vereinnahmt hatte.

An der Südspitze Südamerikas haben Magellan und seine Mannschaft nach einer beschwerlichen Suche das langersehnte „Tor zum Westen“ entdeckt. Ende November 1520 segelten sie durch eine enge, 600 Kilometer lange Meeresstraße in den pazifischen Ozean.

Doch die Rückschläge blieben nicht aus. Bei dem Versuch, Inseln der neuentdeckten Philippinen für die spanische Krone einzunehmen, fiel Kapitän Magellan den Lanzen und Giftpfeilen der Eingeborenen zum Opfer. Zahlreiche Besatzungsmitglieder starben mit ihm in den Kämpfen, andere schon in den Monaten zuvor an der katastrophalen Versorgungslage auf den Schiffen. Man habe sich von in Salzwasser gekochtem Leder und Ratten ernähren müssen, berichtet ein Besatzungsmitglied. Viele starben an Skorbut.

Doch die Überlebenden können stolz auf sich sein. Sie sind die ersten Menschen, die einmal rund um die Welt reisten. So erbrachten sie den endgültigen Beweis: Die Erde ist eine Kugel. Und neben Ruhm, Ehre und Erkenntnis brachten sie über 26 Tonnen wertvoller Gewürze mit nach Hause.

Magellanstraße
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Ferdinand Magellan
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Kolumbussäule in Barcelona
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Erdkugel größer als vermutet

Die Logbucheinträge der „Victoria“ werden nun den Wissenschaftlern einige Hausaufgaben aufgeben. Es scheint, dass man bislang den Umfang der Erde zu gering eingeschätzt hat.

Das prominenteste Opfer dieser Fehleinschätzung war Christoph Kolumbus. Er wollte ebenfalls die Westroute nach Indien finden, ging aber von etwa einem viertel weniger Erdumfang aus. Vom neuen Kontinent im Westen wusste man damals noch überhaupt nichts, Asien wurde als zu groß und der Pazifische Ozean als zu klein eingeschätzt. Als er 1492 auf die Bahamas stieß war er deshalb fest überzeugt „Indien“ entdeckt zu haben.

Nun sieht es so aus, als sollte der griechische Wissenschaftler Eratosthenes recht behalten. Bereits 240 vor Christus hatte er mit einfachsten Methoden Messungen angestellt und daraus einen Erdumfang von etwa vierzigtausend Kilometern errechnet.

„The rising Earth“- Die Erde geht auf

Verkehrte Welt – über dem Mond-Horizont geht die Erde auf. Am Heiligabend 1968 schoss der amerikanische Astronaut William Anders dieses berühmte Foto.

Zusammen mit Frank Borman und James Lovell umrundete er auf der Apollo 8 Mission mehrfach den Mond. Als ihre Raumkapsel bei einer dieser Umrundungen wieder hinter dem Mond hervorkam, sahen sie die Erdkugel hinter dem Mondhorizont auftauchen. Sie waren von diesem Anblick tief beeindruckt und machten mehrere Fotos – obwohl Anders scherzhaft bemerkte, dies sei im Missionsplan gar nicht vorgesehen.

Einen wirklichen „Erdaufgang“ – so wie wir auf der Erde stehend den Mond aufgehen sehen – kann man auf der Mondoberfläche aber nicht erleben. Denn der Mond wendet der Erde immer die gleiche Seite zu. Wenn man sich auf dieser Seite aufhält, sieht man die Erde die ganze Zeit – und auch immer an der gleichen Stelle am Himmel. Und von der Mondrückseite aus ist die Erde niemals zu sehen.

„The rising Earth“
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Das erste Foto der Mondrückseite
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Das zweite Gesicht

Der Mond zeigt sich von einer ganz neuen Seite: Am 7. Oktober 1959 schoss die russische Sonde „Luna 3“ das erste Foto von der Rückseite des Mondes. Allerdings musste die Welt noch elf Tage auf dieses historische Foto warten: Erst als die Sonde wieder Richtung Erde flog, war die Funkverbindung gut genug, um das Bild zu senden.

Auf den ersten Blick sieht das Bild nicht sehr spektakulär aus. Die Auflösung ist schlecht, und da die Sonne fast senkrecht auf die Mondoberfläche scheint, kann man keine Schatten von Bergen und Kratern sehen.

Eine Überraschung gab es dann aber doch: Auf der Rückseite hat der Mond viel weniger dunkle Flecken als auf der Vorderseite. Über den Grund rätseln die Astronomen bis heute!

Bis zu diesem Foto hatte die Menschheit keine Ahnung, wie es dort aussieht. Denn von der Erde aus sieht man immer nur die gleiche Seite des Mondes.

Die Anfänge der Erde

Wir würden die Erde unmittelbar nach ihrer Entstehung nicht wiedererkennen. Sie war ein äußerst ungemütlicher Planet: Es gab weder Kontinente noch Ozeane, sondern eine brodelnde Oberfläche aus glühend heißem, zähflüssigem Magma. Warum konnte sich lange Zeit keine Erdkruste bilden?

Eine glühende Gesteinskugel: Die frisch entstandene Erde
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Vor gut 4,5 Milliarden Jahren verdichteten sich Kometen, Asteroiden, Gas und Staub zu unserem Planeten. Die eigene Schwerkraft presste diese Einzelteile zusammen, so dass sie einem starken Druck ausgesetzt waren. Am höchsten war dieser Druck natürlich im Erdkern, auf dem das Gewicht der gesamten äußeren Schichten lastete. Als Folge des hohen Drucks wurde das Gestein stark aufgeheizt und geschmolzen. Nach außen wurden der Druck und damit auch die Temperatur weniger. Trotzdem blieb die Erdoberfläche noch mehrere hundert Millionen Jahre lang sehr heiß und konnte sich nicht abkühlen und verfestigen.

Meteoriteneinschläge heizen den jungen Planeten auf
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Um den Grund hierfür zu verstehen, mussten die Wissenschaftler den Mond anschauen: Uralte Mondkrater aus der Entstehungszeit des Sonnensystems verraten uns, dass der Mond in seinen jungen Jahren von zahlreichen Meteoriten getroffen wurde. Man geht deshalb davon aus, dass auch die Erde zur gleichen Zeit einem regelrechten Gesteinsbombardement aus dem All ausgesetzt war. Die Brocken stürzten mit hoher Geschwindigkeit auf die Erde – und entsprechend heftig waren die Einschläge: Schon Brocken von einigen hundert Tonnen konnten locker eine Explosion von der Stärke einer Atombombe verursachen!

Bei Vulkanausbrüchen sieht man, dass das Erdinnere noch immer heiß und flüssig ist.
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So wurde die Erdoberfläche noch lange Zeit weiter aufgeheizt, immer wieder aufgewühlt und blieb so flüssig. Erst als nach einigen hundert Millionen Jahren die Einschläge allmählich nachließen, sanken die Temperaturen an der Erdoberfläche. Das Gestein konnte langsam erstarren und eine Erdkruste bilden, die im Laufe weiterer Jahrmillionen immer dicker wurde. Doch bis heute ist sie nur eine hauchdünne Schicht, die auf einem zähflüssigen, heißen Erdinneren schwimmt.

Was ist unser Sonnensystem und wie ist es entstanden?

Die Erde ist nicht allein im All: Seit langem beobachten die Menschen Sonne, Mond und Sterne am Himmel. Dabei haben sie schon früh entdeckt, dass sich einige Sterne bewegen. Diese wandernden Sterne wurden beobachtet und ihre Wege verfolgt. Doch lange Zeit verstand man ihre Bewegungen nicht – bis vor etwa fünfhundert Jahren ein Mann mit dem Namen Nikolaus Kopernikus das Rätsel löste: Die Erde und die „wandernden Sterne“ sind in Wirklichkeit Planeten, die alle in verschiedenem Abstand um die Sonne kreisen.

Die Anordnung der Planeten
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Heute kennen wir acht Planeten. Um sich ihre Namen in der richtigen Reihenfolge zu merken, helfen die Anfangsbuchstaben des Satzes „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.“ – oder kurz: M-V-E-M-J-S-U-N.

So muss man sich die Entstehung des Sonnensystems vorstellen
Quelle: NASA/JPL

Merkur ist der Planet, der am nächsten an der Sonne kreist. Dann kommen Venus, Erde und Mars. Diese vier inneren Planeten haben eine feste Oberfläche aus Gestein und sind noch verhältnismäßig nah an der Sonne – nur einige hundert Millionen Kilometer.

Weiter draußen, im Abstand von etwa einem bis 4,5 Milliarden Kilometern von der Sonne entfernt, kreisen die äußeren Planeten: Jupiter, Saturn mit seinen Ringen, Uranus und ganz außen Neptun. Sie bestehen aus Gas (vor allem Wasserstoff und Helium) und sind viel größer als die inneren Planeten. Jupiter und Saturn sind etwa zehn Mal so groß wie die Erde, deshalb nennt man sie auch die Gasriesen.

Und schließlich gibt es noch Asteroiden, Kometen und Staubwolken, die auch um die Sonne kreisen. Die Anziehungskraft der Sonne hält alle diese Himmelskörper zusammen und zwingt sie, wie an einer langen Leine im Kreis zu fliegen. Alles zusammen nennt man das Sonnensystem. Auch die Monde gehören dazu – aber sie werden von der Anziehungskraft der Planeten festgehalten.

Aber warum hat die Sonne überhaupt Planeten? Das hängt damit zusammen, wie die Sonne entstanden ist: Eine Wolke aus Gas und Staub zog sich durch ihre eigene Schwerkraft zusammen und wurde zu einem Stern. Doch nicht alles Material dieser Wolke wurde im Stern „verbaut“ – etwa ein Prozent blieb übrig. Und als die Sonne dann zu leuchten begann, drückte die Strahlung die restliche Materie wieder nach außen.

Die leichten Gase wurden dabei weit nach außen geschoben, der schwerere Staub und Gesteinsbrocken blieben in der Nähe der Sonne. Aus diesen Staub- und Gaswolken entstanden im Laufe der Zeit die Planeten. Daher gibt es im Sonnensystem außen die Gasplaneten, weiter innen die Gesteinsplaneten – darunter unsere Erde – und ganz in der Mitte die Sonne. Sie enthält 99% der Masse des Sonnensystems und hält mit ihrer Schwerkraft alles zusammen.

Warum ist die Erde innen warm?

Unter unseren Füßen brodelt das flüssige Innere der Erde. Vulkanausbrüche und Geysire zeigen, welche Hitze dort herrscht – im Erdkern über 6000 Grad Celsius. Aber warum ist es in der Erde eigentlich so heiß?

Die Erde war nach ihrer Entstehung zuerst eine glühende Kugel.
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Ein Großteil der Hitze stammt noch aus den Kindertagen der Erde, als sich Staub und Gesteinsbrocken zu einem Planeten verdichteten. Das Wort „verdichten“ klingt allerdings etwas zu harmlos: In Wirklichkeit muss man sich das vorstellen, wie viele große Meteoriteneinschläge – jeder Einschlag eine gigantische Explosion, die den jungen Planeten aufheizte und das Material schmolz.

Meteoriteneinschläge heizten die junge Erde zusätzlich auf.
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Seitdem ist es etwas ruhiger geworden und die Erde kühlt sich wieder ab. Das tut sie allerdings äußerst langsam, die Hitze im Erdinneren kann nur sehr langsam in das Weltall entweichen. Heiße Magmaströme im zähen Erdmantel transportieren die Wärme nach oben. Dort bleibt sie unter der starren Erdkruste wie unter einem Deckel eingeschlossen. Nur langsam gibt das Krustengestein die Wärme ins Weltall ab.

Außerdem wird im Inneren der Erde immer noch Wärme nachproduziert. Das liegt daran, dass die Erde in ihrem Kern eine Menge radioaktiver Stoffe wie beispielsweise Uran besitzt. Seit der Entstehung unseres Planeten zerfallen sie und geben dabei über einen sehr lange Zeitraum Wärme ab. Dieser „Brennstoff“ reicht noch für viele Milliarden Jahre.