Dez06

Fragt man Menschen nach der grössten Wüste der Welt wird spontan die Sahara genannt – aber ist sie wirklich die Grösste?

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Eine Dünenkette in der Sahara, © Wikimedia

Eine Wüste ist ein vegetationsfreies Gebiet, im Falle einer Trockenwüste, weil zu wenig Regen fällt und keine Pflanzen wachsen können. Die bekanntesten Trockenwüsten sind die Sahara, die Gobi, die Taklamakan, die Kalahari, die Atacama und viele andere. Man unterscheidet je nach Substrattyp zwischen Lehmwüsten, Sandwüsten, Serir (Geröllwüste) und Hammada (Fels- und Steinwüste). Zu den Trockenwüsten zählt man auch die Salzwüsten. Sie entstehen in flachen Tälern und in Gegenden mit hoher Verdunstung. Was während der Regenzeit ein seichter Salzsee ist, wird in der trockenen Jahreszeit zu einer sogenannten Salztonebene. Die Salzdecke kann bis zu 30 m dick werden, z. B. im “Salar de Uyuni” in Bolivien. Der hohe Salzgehalt des Bodens verhindert dann nahezu jegliches Pflanzenwachstum.

Seltener denken wir an eine Eiswüste. Bei dieser ist es entweder zu kalt für eine Vegetation oder der Boden liegt unter einer tiefen Eisschicht. Eiswüsten gibt es vor allem in den Polarregionen und in einigen Hochgebirgen, zum Beispiel in den Anden und im Himalaya.

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Die Antarktis ist eine Eiswüste, © Wikimedia

Wüsten finden sich entweder im Innern der Kontinente, die Sahara in Nordafrika, oder die Gobi und Taklamakan in Ost- und Zentralasien, oder an der Westküste südhemisphärischer Kontinente, so die Nebelwüsten Namib im südlichen Afrika und die Atacama in Südamerika. Sie sind überwiegend natürlich und grossklimatisch bedingt. Fast 50 Prozent der Landoberfläche unseres Planeten werden von Trocken- und Eiswüsten eingenommen. Während die Trockengebiete in zwei Gürteln entlang der beiden Wendekreise um die Erde ziehen, sind die Eiswüsten jenseits der beiden Polarkreise zu finden.

Wüstenkarte

Die Trocken- und Eiswüsten der Welt

Und so erstaunt es nicht, dass die Antarktis mit einer Fläche von 13 Millionen km² vor der Sahara mit 8,7 Millionen km² Patz 1 aller Wüsten der Welt belegt!

>> Die Wendekreiswüsten

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Nov29

Jedem von uns ist klar: Um unsere Erde kreist EIN Mond. Die NASA bestätigt nun, dass es noch einen zweiten, viel kleineren Mond gibt. Es ist Asteroid 2016 H03 und er tänzelt regelrecht um die Erde, wie ein Klick auf die Grafik zeigt. Mit nur 36,5 Meter Länge und 91 Meter Breite “umkreist” er unentdeckt seit über 100 Jahren die Erde und wird wohl noch einige Jahrhunderte so weiter kreisen.

asteroid-ho3

Das Besondere am Asteroid 2016 HO3 : Er bewegt sich in einer ähnlichen Bahn um die Sonne wie die Erde. Dadurch sieht es von der Erde so aus, als würde uns 2016 HO3 wie ein Mond umkreisen. Normalerweise umkreisen Asteroide die Erde nicht sehr lange, so  der Asteroid 2003 YN107, der vor zehn Jahren von Astronomen entdeckt, aber unterdessen wieder verschwunden ist.

Erstmals gesichtet hat man 2016 HO3 am 27. April 2016 mit dem Pan-STARRS 1 Teleskop in Hawaii. Mit blossem Auge können wir den Mini-Mond nicht sehen. Laut NASA sind Asteroide, die unsere Erde auf dieselbe Weise umkreisen, keine Seltenheit.

Eine echte Konkurrenz für unseren “echten” Mond ist 2016 H03 nicht, nur schon wegen seiner fehlenden Leuchtkraft am Nachthimmel.

 

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Nov22

Eine heftige Kollision der Ur-Erde vor 4,5 Milliarden Jahren mit einem marsgrossen Himmelskörper wird heute als wahrscheinlichstes Szenarium der Mondentstehung gesehen. Die Energie des Aufpralls soll die gesamte Erdoberfläche auf über 10’000 Grad Celsius erhitzt haben, und die Wucht des Einschlags soll die Oberflächen beider Körper zertrümmert, Trillionen Tonnen Gestein verdampft und ins All geschleudert haben. Ein Teil davon sammelte sich in einer Erdumlaufbahn und ballte sich relativ schnell zum Erdmond zusammen. Und der Transfer von Drehimpuls brachte den Mond auf seine heutige Bahn und sorgte zudem für die klimatisch günstige Neigung der Erdachse.

Schon seit über 20 Jahren wird die Impact- oder Aufprall-Theorie zur Entstehung des Mondes favorisiert. Davor hatten die Forscher drei andere Erklärungsmodelle: Die Einfang-, die Abspaltungs- und die Schwesterplanet-Theorie.

Impact: Erde-Mond, © Getty Images/Science Photo Library

Der Aufprall bewirkte, dass Teile der Oberfläche beider Himmelskörper verdampften, © Getty Images/Science Photo Library

Ein gutes Modell muss alle dynamischen und chemischen Eigenschaften des Mondes und der Erde erklären können. So sind die wichtigsten Fragen: Wieso hat der Mond nur einen sehr kleinen Eisenkern? Wieso ist auf dem Mond der Anteil der chemischen Elemente, die schnell verdampfen, geringer als auf der Erde? Warum ist im Mondgestein der Anteil an den schnell kondensierenden Elementen Aluminium, Kalzium, Thorium und Uran höher, aber das Verhältnis der verschiedenen Sauerstoffisotope mit dem Verhältnis auf der Erde gleich? Und zu guter Letzt: Woher kommt der hohe Drehimpuls, der in der Bewegung des Erde-Mond-Systems und der Erddrehung steckt?

Mond und Erde aufgenommen von DSCOVR, © NASA

Die Rückseite des Mondes vor der viel helleren, blau-weissen Erde, aufgenommen von DSCOVR, © NASA

Die Einfangtheorie

Nach dieser Vorstellung ist der Mond an einer Stelle des Sonnensystems entstanden, wo ein geringerer Eisenanteil in der Ur-Wolke herrschte. Der Proto-Mond kam auf seiner Bahn der Erde sehr nahe und wurde durch die Erdschwerkraft eingefangen. Dazu muss der Mond allerdings seine Bewegungsenergie verlieren. Computersimulationen haben gezeigt, dass das eher unwahrscheinlich ist. Ausserdem kann dieses Modell nicht erklären, warum die selben Sauerstoffverhältnisse wie auf der Erde vorkommen, auch wenn der Mond an einem anderen Ort mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen entstanden ist.

Die Abspaltungstheorie

Diese Vorstellung geht auf Georg Darwin zurück, den Sohn des berühmten Evolutionsforschers Charles Darwin. Ihm zufolge drehte sich die junge glutflüssige Erde so schnell um ihre eigene Achse, dass sie sich am Äquator sehr stark ausbeulte. Es löste sich schliesslich ein Tropfen aus der Erde und wurde in eine Umlaufbahn geschleudert. Der Mond sollte dann recht genau die chemische Zusammensetzung der Erdkruste haben. Für das Sauerstoffverhältnis stimmt das, für die anderen Elemente sind die Abweichungen zu gross. Zudem müsste die Umdrehung so schnell gewesen sein, dass ein Tag auf der Ur-Erde höchstens 2,5 Stunden gedauert hätte. Wie eine so hohe Drehgeschwindigkeit zustande kommt, kann man nicht erklären.

Die Schwesterplanet-Theorie

Nach dieser Vorstellung sind Erde und Mond gleichzeitig auf dem jetzigen Orbit um die Sonne in der Ur-Wolke entstanden. Von Anfang an haben sich bei der Zusammenballung von Staubteilchen und Meteoriten zwei umeinander kreisende grössere Klumpen gebildet, die nach und nach angewachsen sind. Das Modell kann die heutige Dynamik des Erde-Mond-Systems nicht erklären und es bleibt ungeklärt, warum die chemische Zusammensetzung von Mond und Erde verschieden ist, obwohl beide im selben Gebiet entstanden sein sollen.

Die Aufprall- oder Impact-Theorie

Dieses Modell löst die meisten offenen Fragen der Vorgänger-Theorien: Etwa die Hälfte der Mondmasse und die Hälfte der Erdkrustenmasse besteht aus Sauerstoffatomen und die Verhältnisse der Sauerstoffisotope sind in beiden Fällen gleich. Das spricht für eine Entstehung des Mondes aus Erdkrustengestein. Marsgestein und Meteorite haben ein anderes Isotopenverhältnis.

Impact-Theorie

Durch den Aufprall verdampfte Gesteinsmassen werden ins Weltall geschleudert wo sie sich nach und nach zum Mond zusammenballen, © Wissen Media Verlag

In der Wolke aus verdampftem Gestein kondensierten bestimmte Elemente wie Uran und Thorium besonders schnell. Leicht verdampfende Stoffe verflüchtigten sich dagegen in den Weltraum. Das erklärt die unterschiedliche Zusammensetzung des Mondgesteins gegenüber dem Krustengestein der Erde.

Wie neuste Studien belegen, gibt es auf dem Mond Wasser und es stammt aus derselben Quelle wie das irdische, denn auch die Erde war nicht knochentrocken. Damit wird die Theorie untermauert, dass der Mond einst aus der Erde herausgeschlagen wurde.

Geologisch unterscheiden sich Mond und Erde am deutlichsten in ihrem Eisengehalt. Der Radius des Eisen/Nickel-Kerns der Erde beträgt mehr als die Hälfte des Erdradius. Der Mond hingegen hat einen sehr kleinen Kern. Und bezogen auf den gesamten Mondkörper erreicht das Eisen – Silizium Verhältnis nur 0,22. Das ist das niedrigste Verhältnis im gesamten Sonnensystem. Demnach hat sich zum Zeitpunkt der Kollision das meiste Eisen schon im jeweiligem Zentrum als Kern abgesetzt. Verdampft und in den Weltraum geschleudert wurde eisenarmes Krustengestein.

Mit der Impact-Theorie können auch die Bewegungsenergie und der Drehimpuls des heutigen Mond-Erde-Systems erklärt werden. Der Aufprall des marsgrossen Proto-Planeten muss dabei sehr flach gewesen sein. Für das Katastrophen-Szenario spricht auch der Umstand, dass das Erde-Mond-System eine Besonderheit im Sonnensystem darstellt, denn es sind nicht viele Doppelplaneten entstanden.

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Nov15

Das Wetter im Herbst zeichnet sich durch vier wesentliche Singularitäten aus: Der Spätsommer von Anfang bis Mitte September, der Altweibersommer zwischen Ende September und Anfang Oktober und der goldene Oktober. Der letzte Herbstmonat – der November – kann dagegen selten mit viel Sonnenschein aufwarten, denn bedingt durch den niedrigen Sonnenstand ist auch bei Hochdruck oft eine trübe Hochnebeldecke vorhanden. Auch die Temperaturen sinken im Herbstverlauf rasch nach unten – bereits Mitte September kann es Fröste geben.

Das zumeist schöne Herbstwetter ist dem Angleichen der Lufttemperaturen über dem Kontinent und den Wassertemperaturen zu verdanken, welche die Wetterküche auf dem Atlantik zur Ruhe bringen.

Herbstwunder im September / Oktober Novemberstimmung, @Raegi

Dass der Herbst auch anders kann, zeigt sich mit den Herbststürmen. Dringt nämlich die erste kalte Luft von Grönland bis zum Atlantik vor, wird die Wetterküche schlagartig in Gang gesetzt.

Sturmböen im November Zentralschweiz, © Alexandra Wey schnee-20151123de22-05037176

Die Polarfront

Die Polarfront ist eine Luftmassengrenze, die kalte, polare Luft von gemässigt warmen Luftmassen trennt. Im Sommer der Nordhalbkugel zieht sich die Polarfront nach Norden zurück. Im Winter dagegen liegt sie viel südlicher, oft verläuft sie quer über Europa. Es wehen starke Westwinde entlang der Polarfront. Je stärker der Temperaturkontrast zwischen Norden und Süden ist, desto stärker weht der Wind und desto heftiger kann die Entwicklung der Stürme in den mittleren Breiten verlaufen. Diese Sturmwirbel gibt es übrigens auch auf der Südhalbkugel, denn dort existiert auch eine Polarfront.

Polarfront im Verlauf des Jahres, ©CC by-nc-nd

Polarfront im Verlauf des Jahres, ©CC by-nc-nd

 

Die Entstehung eines Sturmtiefs

Die Stürme der mittleren Breiten bilden sich typischerweise im Herbst und Winter. Meistens geht das in einem kleinen Gebiet über dem Ozean los, wo der Luftdruck zu fallen beginnt. An der Meeresoberfläche strömt Luft nach innen, weil aber in der Höhe mehr Luft nach aussen weht, sinkt der Lufdruck im Gebiet weiter ab. Im Inneren des Tiefs steigt die Luft auf. Es kondensiert Wasserdampf und Wolken bilden sich. Die frei werdende Kondensationswärme verstärkt den Auftrieb der Luft und die Entwicklung des Tiefs zum Sturmtief.

Auf der Nordhalbkugel wird durch die Corioliskraft die nach Innen ins Tief strömende Luft nach rechts abgelenkt. Darum beschreibt der Wind auf dem Weg ins Tief eine spiralförmige Bahn. Für die Polarfront bedeutet dies, dass östlich des Tiefs warme Luft nach Norden und westlich davon kalte Luft nach Süden geführt wird. An den Grenzen der Luftmassen entstehen eine Warmfront und eine Kaltfront, die sich mit der Rotation des Tiefs mitbewegen. So nimmt die Entwicklung des Sturms ihren Lauf: Je tiefer der Luftdruck im Innern des Tiefs sinkt, desto grösser kann der Lufdruckunterschied zur Umgebung werden. Das lässt sich etwa an der Dichtung der Isobaren, auf einer Wetterkarte ablesen. Und je enger die Isobaren nebeneinander liegen, desto grösser ist die Windgeschwindigkeit.

Sturmtief ©CC by-nc-nd

Entstehung eines Sturmtiefs in vier Stadien ©CC by-nc-nd
A:  Es bildet sich an der Polarfront ein Tiefdruckgebiet mit einer Warmfront (rot) und einer Kaltfront (blau). B: Ist der Luftdruck im Zentrum des Tiefs stark gesunken beginnt die Kaltfront die Warmfront einzuholen. C: Die Kaltfront hat die Warmfront teilweise erreicht. Das ist die sogenannte Mischfront oder Okklusion (rosa). D: Die Luftdruckgegensätze sind jetzt am grössten und der Wind weht am stärksten. Das Tief ist jetzt schon fast vollständig okkludiert, d. h. die Luftmassen vermischen sich nun und bald ist der Sturm aufgelöst.

Regen-Cartoon, © www.mopf.net

In diesem Sinne sind wir bestens gewappnet für die kommenden trüben Tage :-)!

 

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Nov08

Der grösste Vollmond oder “Supervollmond” entsteht durch eine Kombination zweier Ereignisse am Himmel und findet kommenden Montag, den 14. November statt.

Supervollmond, © NASA/JPL/USGS   Mondgrössenvergleich, © der-mond.org

v.l.n.r.: Vollmondgrösse im Perigäum und im Apogäum und im Vergleich zu einer 1 & 2 Euro-Münze

Supervollmond ist ein Ausdruck für den besonders grossen Vollmond oder auch Leermond in Erdnähe, wenn der Mond auf seiner elliptischen Bahn im Perigäum steht. An diesem Punkt ist der scheinbare Monddurchmesser ca. 14 % grösser als in Erdferne, im Apogäum und bis zu 30% heller.

Der Begriff wurde erstmals 1979 vom amerikanischen Astrologen oder Sterndeuter Richard Nolle geprägt und wird in der wissenschaftlichen Astronomie nicht verwendet, findet sich aber seit einigen Jahren in der Presse und in der Astronomie für Laien.

Mondbahn

Der Mond auf seiner elliptischen Bahn um die Erde, © SuW-Grafik

Fällt eine Vollmondphase mit dem erdnahen Punkt, dem Perigäum zusammen, so sieht man einen “Supervollmond” oder Perigäumsvollmond. Zum “Supermond” kommt es einmal im Jahr, dabei aber jedes Jahr etwa 48 Tage später als im Vorjahr. Es ist kein spektakuläres astronomisches Ereignis, wie man auch auf folgendem Link erfahren kann >> Supermoon erklärt auf britannica.com, Position 2’15.

Auch wenn der Perigäumsvollmond tatsächlich heller und grösser ist, lässt sich dieser Effekt mit blossem Auge nur schwer wahrnehmen. Trotzdem ist das astronomische Ereignis Anlass genug für einen Abendspaziergang und dient auch bei Nachtwanderungen als besonders helle Lichtquelle, sofern das Wetter mitspielt.

 

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Nov01

Die «Chöpfi» ist ein Aufschluss von Sandstein aus der Oberen Süsswassermolasse. Sie besteht aus verschiedenen Ausgangsgesteinen wie Mergel, vereinzelten Nagelfluhbändern und Sandstein. Der Sandstein bei der Chöpfi entstand vor rund 15 Millionen Jahre aus tertiären Ablagerungen. Das Besondere an dieser Stelle sind die auffälligen Sandknauer, die wie Köpfe aus dem Boden herausragen. Bei der Ablagerung wurden die einzelnen Sandkörner mit kalkigem Ton oder mit härterem Kalk verbunden. Im Laufe der Jahrmillione verwitterte der Sandstein; die weicheren Stellen erodierten und wurden ausgeschwemmt, die härteren bildeten die Köpfe, die dem Ort den Namen gaben.

Chöpfi in Winterthur © wintipix.com

Seit Generationen ist die Chöpfi ein beliebtes Ausflugsziel am Stadtrand von Winterthur. Die Chöpfi erreicht man z.B. vom Ausgangspunkt Schützenweiher auf einem gemütlichen 1 1/2 stündigen Spaziergang oder direkter vom Strickhof Wülflingen.

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Okt25

Die Topografie der Demokratischen Republik Kongo (DR Kongo) weist Besonderheiten auf. Von einem grossen Äquatorialwald bedeckt und umgeben von einem Gebirgsrand, besteht das Land aus einer zentralen Ebene, die durch den Kongo-Fluss und seine Nebenflüsse entwässert wird. Wir  sprechen hier von einem Becken, welches auf etwa 400 m liegt. Im Südwesten des Beckens überlebten der Tumba- und Inongo-See, Überreste eines früheren inneren Meeres. Im Westen ist das Becken von sandigen Gebirgstälern eingegrenzt, die weniger als 1000 m hoch sind und deren Breite nicht mehr als 200 km beträgt, ausgenommen im Süden, wo sich das Becken bis nach Angola fortsetzt.

Satellitenaufnahme des Kongo Beckens @ NASA  Google Map der Demokratische Republik Kongo

v.l.n.r.: Satellitenaufnahme des Kongo Beckens, @ NASA; DR Kongo – Ausschnitt aus Google Map

Im Osten des Kongos, in den Provinzen Orientale, Kivu und Katanga befinden sich die ältesten geologischen Formationen.

Geologische Übersichtskarte der DR Kongo  afrikanisch-kratone

v.l.n.r.: Geologische Übersichtskarte der DR Kongo; kontinentale Schilde oder Kratone im Archaikum vor 3600-3200 Millionen Jahre

Das, was vor der Kontinentalverschiebung zu Zentralafrika zählte, bildete zusammen mit dem südlichen Afrika, Süd Amerika, Indien und Madagaskar “Gondwanaland”. Die Trennung der afrikanischen, südamerikanischen und indischen Kontinente ereignete sich während der Kreidezeit vor 135 – 65 Millionen Jahren und erreichten zum Ende des Tertiärs vor 65 – 1,6 Millionen Jahren ihre jetzige Position.

Die Rohstoffe in der DR Kongo

Die Rohstoffe in der DR Kongo

Die Zinn- und Wolfram-Vorkommen von Maniema und Nordost-Katanga gehen zurück auf das Kalahari-System, als sich Sedimente in Senken ablagerten, die durch das Aufbrechen von Gondwana nach der Kreidezeit entstanden und ungeheure Ausdehnung annahmen. Die Cu-, Co- und U-Erze von Hoch-Katanga lagern in späten präkambrischen Sedimenten. Es handelt sich um bis zu zwölf Meter dicke Erzhorizonte in Folgen von Sandstein, Konglomeraten, bituminösen Tonschiefern und Dolomiten. Man weiss, dass sich die Kupfervorkommen von Katanga auf 320 km Länge und 60 km Breite zwischen Hoch-Katanga und Sambia  im Copperbelt erstrecken. Die Diamantvorkommen von Kasai, entstanden in sogenannten Kimberliten und die Kohlevorkommen von Katanga befinden sich in Schichten, die sich zur selben Zeit bildeten, wie das Karroo im südlichen Afrika, nämlich vom Karbon (355 – 290 Millionen Jahre) bis in die Jura Zeit (205 – 140 Millionen Jahre).

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Die Lösung

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