ELEMENTS Die Kräfte der Erde
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BERNHARD EDMAIER ANGELIKA JUNG-HÜTTL
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INHALT
VORWORT
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DIE ERDE UND IHR RELIEF
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DIE KRÄFTE DER PLATTENTEKTONIK
15
In der Knautschzone
DIE KRÄFTE DES VULKANISMUS
67
Feurige Erde
DIE KRÄFTE DES WASSERS
131
Alles im Fluss
DIE KRÄFTE DES EISES
189
Unter null Grad
DIE KRÄFTE VON SONNE UND WIND
251
Im Wechsel der Temperaturen
ANHANG
300
Glossar, Impressum und mehr
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VORWORT U nsere Erde ist ein unruhiger Planet. Elementare Kräfte wie die Platten- tektonik, der Vulkanismus, Wasser, Eis, Sonne und Wind sorgen dafür, dass sich ihr Aussehen – ihr Relief – ständig verändert. Kontinente verschieben sich, Gebirge entstehen und vergehen, Ozeanbecken öffnen und schließen sich wieder. Diese Prozesse dauern Jahrmillionen. Andere dagegen, wie Erdbeben, Vulkaneruptionen oder Bergstürze, geschehen innerhalb von Sekunden oder wenigen Minuten. Nur diese kurzen, meist kleinräumigen und oft katastrophalen Ereignisse können wir Menschen direkt beobachten. Auch wenn Wasser, Eis oder Wind die Landschaften im Lauf von Jahrzehnten oder Jahrhunderten modellieren, erfassen wir das noch. Von den länger andauernden oder längst vergangenen Prozessen sehen wir dagegen nur die Spuren, die sie hinterlassen haben und die sich in den vielen verschiedenen Landschaften auf der Erde abzeichnen. Wie all die Kräfte in ihrem komplexen Zusammenspiel das Relief unseres Planeten immer wieder neu gestalten, ist oft erst aus großer Distanz zu erkennen. Deshalb hat sich Bernhard bereits vor mehr als 30 Jahren auf die Luftbildfotografie spe- zialisiert. Für dieses Buch haben wir gemeinsam aus seinem sehr umfangreichen Bilderpool die Flugbilder herausgesucht, in denen sich die Kräfte der Erde auf besonders beeindruckende Weise offenbaren.
Gehen Sie mit uns auf eine ungewöhnliche Reise um die Welt!
Bernhard Edmaier und Angelika Jung-Hüttl
Vorwort // 7
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DIE ERDE UND IHR RELIEF
Knapp 20 Kilometer beträgt der Höhen- unterschied zwischen dem Gipfel des Mount Everest im Himalaya-Gebirge – mit 8849 Meter über dem Meeresspie- gel der höchste Punkt der Erde – und dem bisher bekannten tiefsten Punkt auf dem Grund des Marianengrabens mitten im Pazifik, der 10 984 Meter unter der Wasseroberfläche liegt.
ÅGE-NIELSEN-GLETSCHER, LIVERPOOL LAND, OSTGRÖNLAND
Bis zu 1450 Meter hoch sind die schroffen Gipfel des Roscoe-Gebirges auf der Halbinsel Liverpool Land, aus dem der etwa fünf Kilometer lange Eisstrom bis auf Meeresniveau hinab ins Wasser der Grönlandsee fließt. Dort wird er im Rhythmus der Gezeiten geho- ben und gesenkt. Immer wieder brechen Eisstücke ab und driften in den Fjord hinaus.
Einleitung // 9
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Nimmt man nicht den Meeresspiegel als Ausgangsniveau für die Höhen und Tiefen auf unserem Planeten, dann ist der Vulkan Mauna Kea auf der hawaiianischen Insel Big Island der höchste und zugleich mächtigs- te Berg auf Erden. 9754 Meter sind es von seiner Basis auf dem Ozean- boden des Pazifiks bis hinauf zu seinen Gipfelkratern. 5549 Meter liegen unter dem Wasserspiegel, 4205 Meter darüber. Der Mauna Kea würde den Mount Everest also um etwa 1000 Meter überragen, würde man die beiden Bergriesen auf ein gleiches Ausgangsniveau setzen. Alles relativ Es gibt aber auch viele Gegenden, die unterhalb des Meeresspiegels liegen und nicht von Wasser überdeckt sind, sondern die man trocke- nen Fußes betreten kann. Das Ufer des Toten Meeres zwischen Jor- danien und Israel ist die tiefste dieser Regionen auf der Erde. Es liegt 430 Meter unterhalb Normal Null (NN), also unterhalb des Meeres- spiegels. Einer der berühmtesten Orte unter Normal Null ist Badwater im wüstenhaften »Tal des Todes« in Kalifornien. Die Salzkruste dieses meist ausgetrockneten Salzsees ist mit 85 Metern unter dem Meeres- spiegel auch der tiefste Punkt des nordamerikanischen Kontinents. Ebenso heiß und unwirtlich ist es im Afar-Dreieck, einer Tiefebe- ne in Ostafrika, begrenzt vom Roten Meer im Norden, vom äthiopi- schen Hochland im Westen und dem Somali-Hochland im Südosten. Der Salzsee Lac Assal im Zentrum dieser Wüste liegt 155 Meter unter Normal Null und ist der tiefste Punkt des afrikanischen Kontinents. Der höchste Punkt Afrikas ragt etwa 1700 Kilometer weiter südlich in Tansania in den Himmel. Es ist der 5895 Meter hohe Kibo, der Haupt- gipfel des Kilimandscharo, eines der zugleich höchsten frei stehenden Bergmassive der Erde. Als tiefste Schlucht unseres Planeten gilt der 15 Kilometer lange Tigersprung-Canyon in der chinesischen Provinz Yunnan. 3900 Me- ter beträgt der Unterschied zwischen seinem höchsten und tiefsten Punkt. Der weltbekannte Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona im Südwesten von Nordamerika reicht dagegen »nur« bis zu 1800 Me- ter in die Tiefe. Uns Menschen, die wir mit einer Körperlänge von durchschnittlich etwa 1,80 Meter ausgestattet sind, erscheinen diese Höhen und Tie- fen riesengroß. Gemessen am Erdradius von 6371 Kilometern sind sie jedoch winzig klein. Hätte die Erde die Größe eines Fußballs, wäre der Mount Everest nur etwa 0,15 Millimeter hoch. Das ist der Durchmesser eines sehr feinen, kaum sichtbaren Sandkorns. Der Faktor Zeit Dass sich das Relief und damit die Landschaften der Erde mit ihren Bergen und Tälern ständig verändern, nehmen wir Menschen nur dann wahr, wenn dies innerhalb von kurzen, für uns überschaubaren Zeiträumen passiert. Wie zum Beispiel beim Ausbruch des Vulkans Mount St. Helens im Jahr 1980, dessen Gipfel innerhalb von wenigen Minuten in die Luft gesprengt wurde. Danach war der Berg 411 Me- ter niedriger, die Flusstäler an seinem Fuß waren verschüttet und die Wälder niedergemäht. Oder bei schweren Erdbeben, bei denen sich sekundenschnell kilometerlange und viele Meter tiefe Risse in der Landschaft auftun. Oder auch an Gezeitenküsten, wo das Meer inner- halb von Stunden im Rhythmus von Ebbe und Flut oft einen Hunderte Meter, manchmal sogar viele Kilometer breiten Streifen Meeresboden freigibt und ihn dann wieder überspült. Und Sanddünen können, ab- hängig von den Windverhältnissen, im Lauf von Monaten oder Jahren viele Meter weit über den Boden von Wüsten oder auch Meeresküs- ten wandern. Kaum mehr fassbar für uns Menschen sind hingegen Prozesse und Zeiträume, die das Alter von zwei oder drei Generationen deutlich übersteigen. Die letzte Kaltzeit zum Beispiel, während der ganz Skan- dinavien einschließlich der Britischen Inseln von Eis bedeckt und die Gletscher aus dem Norden bis nach Berlin vorgestoßen waren, hat etwa 100 000 Jahre gedauert. Viele Millionen Jahre dauert die Entste- hung von Gebirgen.
Auch die Wanderung der Kontinente können wir Menschen nicht di- rekt wahrnehmen. Aber das Tempo, mit denen die harten Kontinen- talplatten auf der glühend heißen, zähen Masse des Erdmantels drif- ten, kann man per GPS (Global Positioning System) messen. Eine der schnellsten Platten ist die Pazifische. Sie drückt mit einer Geschwin- digkeit von etwa zehn Zentimetern pro Jahr gegen die Nordamerika- nische Platte, was zum Beispiel in Alaska immer wieder zu verheeren- den Erdbeben führt. Zu den langsamsten Platten heute gehört die Afrikanische, die schon vor 100 Millionen Jahren begann, mit der Eurasischen zu kol- lidieren, wobei die Alpen in die Höhe gepresst wurden. Sie schiebt sich heute immer noch unaufhaltsam Richtung Norden, mit einer Ge- schwindigkeit von einem halben bis einen Zentimeter pro Jahr. Geo- wissenschaftler gehen davon aus, dass sich deshalb in etwa ein bis zwei Millionen Jahren die Meerenge von Gibraltar schließen wird. Das Mittelmeer wird in ferner Zukunft zu einem See. Permanenter Wandel Seit ihrer Geburt vor 4,6 Milliarden Jahren hat sich das Aussehen unserer Erde immer wieder grundlegend verändert. Aus einer kosmi- schen Staubwolke wurde sie zuerst zu einem glühenden Feuerball, der unzähligen Meteoriteneinschlägen standhalten musste. Im Zeit- raffer kann man sich die weitere Entwicklung stark vereinfacht so vorstellen: Während die junge Erde allmählich abkühlte, bildete sich außen um sie herum eine erste Kruste. Wie heute aus dem Unter- grund aktiver Vulkane, quollen damals ätzende Gase und Unmengen an Wasserdampf aus dieser ersten harten Gesteinsschale hervor. Ein dichter Nebel legte sich um die Urerde, Wolken bildeten sich, aus de- nen es – während die Erde weiter abkühlte – über Jahrmillionen hin- weg regnete. So wurde sie vor vier bis drei Milliarden Jahren zunächst zu einem Wasserplaneten mit einem weltumspannenden Ozean, aus dem Inseln mit Lava und Asche spuckenden Vulkanen herausragten. Vor rund drei Milliarden Jahren war die Kruste ausgehärtet und zerbrach schließlich in ein Mosaik aus gigantischen Schollen, die eng aneinander auf dem glühenden, zähflüssigen Erdmantel trieben. Die Plattentektonik setzte ein. Ein Mechanismus kam in Gang, der die Verteilung von Land und Meer auf unserer Erde bis heute immer wie- der verändert und den Vulkanismus sowie die Bildung von Gebirgen bedingt. Formende Kräfte – von innen und außen Neben diesen vulkanischen und tektonischen Kräften, die aus dem glühend heißen Erdinnern heraus das Relief unseres Planeten bestim- men, verändern von außen Verwitterung und Erosion durch Sonne, Wind, Wasser und Eis das Aussehen unserer Erde. Sie leisten sozusa- gen die Feinarbeit. Sie geben der Erdoberfläche ihren Schliff, indem zum Beispiel Flüsse Täler aus dem Untergrund herausspülen, gefrie- rendes Wasser in Klüften Gestein zersprengt, oder vom Wind getrie- bener Sand Felskanten abschleift. Verwitterung und Erosion sorgen auch dafür, dass Gebirge wie die Alpen, die sich durch den Druck der Afrikanischen gegen die Eurasische Platte auffalteten, auch wieder abgetragen werden. Noch ist der Druck so stark, dass die Alpen, vor allem in ihrem Westteil, im Schnitt um gut einen Millimeter pro Jahr an Höhe gewinnen. Durch Verwitterung und Erosion verliert das Gebirge derzeit zugleich etwa einen Millimeter Höhe pro Jahr. Hebung und Abtrag halten sich also ungefähr die Waage. Sollte der Druck der Afrikanischen Platte in ferner Zukunft jedoch en- den, werden die Alpen allmählich zum Mittelgebirge schrumpfen. Der 4809 Meter hohe Mont Blanc, ihr höchster Gipfel, wäre umgerechnet in etwa fünf Millionen Jahren abgetragen. Und all das Gesteinsmate- rial, das heute die Berge aufbaut und im Lauf der kommenden Jahrmil- lionen verwittert, werden die großen Alpenflüsse in alle Himmelsrich- tungen abtransportieren und unterwegs ablagern – oder schließlich in einem Meer: der Rhein in der Nordsee, die Rhône im Mittelmeer und die bayerischen Flüsse über die Donau im Schwarzen Meer.
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Relief und Klima – ein enges Verhältnis Eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des Reliefs auf der Erde spielt auch das Klima. Die Verschiebung der Kontinentalplatten, die Plat- tentektonik, war zum Beispiel maßgeblich daran beteiligt, dass es vor etwa 2,6 Millionen Jahren vor allem auf der Nordhalbkugel plötzlich sehr kalt wurde und das sogenannte Quartäre Eiszeitalter begann. Was war geschehen? Zwischen dem nord- und dem südamerikanischen Kontinent war eine Verbindung entstanden, die Landbrücke von Panama. Pazifik und Atlantik waren plötzlich voneinander getrennt. Große Meeres- strömungen in den beiden Ozeanen wurden unterbrochen und groß- räumig umgelenkt. Im Atlantik entstanden der Golfstrom und seine Fortsetzung, der Nordatlantikstrom. Ihr warmes Wasser brachte viel Feuchtigkeit aus der Karibik in den hohen Norden. Die Folge: Wegen der niedrigen Temperaturen dort kam der Niederschlag hauptsäch- lich als Schnee vom Himmel. Nordamerika und Grönland vereisten. Weil plötzlich große weiße Flächen die Sonnenstrahlung zurück ins All reflektierten, wurde es immer kälter auf der Erde. Schließlich ver- gletscherten auch die skandinavischen Gebirge und die Alpen. Der Meeresspiegel lag etwa 150 Meter tiefer als heute, weil viel Wasser als Eis an Land gebunden war. Heute ist es umgekehrt: Das Klima wird weltweit wärmer. Das hat zum einen natürliche astronomische Gründe – die periodisch schwankende Strahlkraft der Sonne nimmt derzeit zu. Zum anderen
liegt es auch an den Aktivitäten von uns Menschen auf der Erde. Seit Beginn der Industrialisierung um 1850 verfeuern wir zunehmend fos- sile Brennstoffe wie Öl, Gas und Kohle, um die für das moderne Le- ben nötige Energie zu erzeugen. Dabei entstehen Unmengen von Treibhausgasen, was die Temperaturen auf der Erde seit Beginn des 20. Jahrhunderts schneller als jemals zuvor in der Menschheitsge- schichte steigen lässt. Zeugen dafür sind die rasant schmelzenden Gletscher in den Hochgebirgen und am Rand der Eiskappen an den Polen. Der Meeres- spiegel steigt und Küstenlinien verschieben sich. Flache Ozeaninseln verschwinden von der Landkarte. Der Permafrost beginnt zu tauen. Im bislang stabil dauergefrorenen Untergrund in den arktischen Re- gionen brechen plötzlich Krater ein, und die Böden an Berghängen beginnen zu fließen. Viele Felswände und Gipfel in den Hochgebirgen verlieren ihren Halt, weil das dauergefrorene Eis in ihren Felsspalten schmilzt. Felsstürze donnern deshalb zu Tal. Die derzeitige, ungewöhnlich rasche Erderwärmung könnte vor al- lem die von außen auf unseren Planeten einwirkenden Kräfte – wie den Kreislauf des Wassers, die Meeresströmungen oder die Windver- hältnisse – und damit auch die Verwitterung und Erosion verändern. Wie stark und mit welchen Folgen für die Menschen, das ist derzeit Thema vieler Forschungsprojekte und internationaler Tagungen von Klima- und Erdwissenschaftlern.
SANDWICH BAY, NAMIB-NAUKLUFT-PARK, NAMIBIA (folgende Doppelseite)
SANDSTEINPLATEAU, LAKE MEAD, NEVADA, USA
Die roten Felsketten sind die Reste eines versteinerten Dünenmeeres, das hier vor 200 Millionen Jahren existierte. Auch heute ist das Klima wüstenhaft. Nur während der Regenperioden fließt Wasser in den Trockentälern. Diese seltenen Niederschläge haben mit der Zeit Unmengen von grauem Schutt aus den benach- barten Bergen herangespült und abgelagert.
In der flachen Lagune an der Atlantikküste trifft salziges Meerwasser auf Süß- wasser, das aus einer Gesteinsschicht unter den Dünen der Namibwüste heraus- sickert. Ein Feuchtgebiet mit nährstoffreichem Brackwasser entstand am Rand des trockenen Sandmeeres, das zum internationalen Schutzgebiet erklärt wurde, weil dort zeitweise viele Wat- und Küstenvögel rasten und Nahrung finden.
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