Von news.de-Mitarbeiter Bernhard Mackowiak - 10.03.2010, 14.34 Uhr

Erdachsenänderung: Die Erde schwankt und eiert

Unsere Uhren gehen gleichmäßig, weil die Drehung unseres Planeten entsprechend verläuft. Nichts scheint diese Bewegungen verändern zu können. Doch der Schein trügt. Die Erde ist in ihrer Umlaufbahn und ihrer Drehachse alles andere als fixiert.

Durch Erdbeben oder andere Einflüsse kann sich die Neigung der Erdachse immer wieder leicht verschieben. Bild: dpa

Jedes Erdbeben hat oft genug ein Nachspiel, das ebenso gefürchtet ist wie das seismische Hauptereignis. So folgten dem starken Erdbeben vor der Küste Chiles (8.8 auf der nach oben offenen Richterskala) vom 27. Februar wenige Tage später zahlreiche heftige Nachbeben von bis zu 6,6 Stärke. Sie richteten weitere Zerstörungen an und versetzten die Menschen erneut in Panik.

Eine andere Folgeerscheinung war nicht zu spüren oder zu sehen, um so für Schlagzeilen in den Medien zu sorgen: Durch die bei starken Erdbeben freigesetzte Energie, durch die gewaltige Massen von Gestein verschoben und innerhalb von Minuten umgeschichtet werden, wird auch die Massenverteilung in der Erdkruste beeinflusst; und das wirkt sich wiederum auf die Erdrotation aus.

Wie das? Der Geophysiker Richard Gross vom Jet Propulsion Laboratorium der NASA hat am Modell errechnet, dass das Erdbeben in Chile die Rotation unseres Planeten um einen winzigen Betrag beschleunigt hat. Die Folge: Ein Tag ist jetzt um 1,26 Mikrosekunden kürzer als bisher – und das dauerhaft.

Auch andere Beben mit Magnituden über etwa 8,5 haben diese Wirkung. So verkürzte das Erdbeben vor Sumatra (Stärke 9,1) im Dezember 2004, das den verheerenden Tsunami auslöste, die Tageslänge sogar um 6,8 Mikrosekunden. Die genannten Zeiteinheiten zeigen allerdings deutlich eines: Für uns Menschen sind diese Veränderungen nicht spürbar.

Auswirkung auf die Achsenneigung

Das gilt auch für eine weitere geophysikalische Folgeerscheinung: Das Erdbeben verschob die Achse unseres Planeten um acht Zentimeter oder 2,7 Millibogensekunden. Was dieses Phänomen betrifft, so wirkte sich das jüngste Chile-Erdbeben sogar stärker aus als das Sumatra-Beben vor knapp sechs Jahren. Gross begründet das damit, dass das Beben vor Chile nicht in Äquatornähe auftrat, sondern in den mittleren Breiten, und das habe stärkere Auswirkungen auf die Achsenneigung.

Hinzukommt, dass der Winkel, in dem die tektonische Verwerfung in Chile in die Erde reicht, steiler ist als der vor Sumatra. So war die Gesteinsmassenverschiebung in vertikaler Richtung in diesem Andenland stärker und deshalb auch ihre Wirkung auf die Erdachse.

Bei aller Sensation sollte aber nicht vergessen werden, dass die Erddrehung, die Erdachse, selbst die Erdbahn keine statischen Größen sind. Viel mehr sind sie ständigen, wenn auch langsamen Veränderungen unterworfen. Sie vollziehen sich in bestimmten Zyklen und haben durchaus gravierenden Einfluss auf Klima und Leben.

Die Erde dreht sich immer langsamer

So zeigen beispielsweise alte astronomische Aufzeichnungen über historische Sonnenfinsternisse, dass die Rotation unseres Planeten früher schneller verlief, sich im Laufe der Geschichte also verlangsamt hat und dieser Trend sich in Zukunft fortsetzen wird. Fazit: Die Tag- und Nachtgleiche am Frühlings- und Herbstanfang (21. März, 23. September) wird also länger dauern.

Doch worin liegt der Grund für die Änderung der Drehgeschwindigkeit? Genau ist er nicht bekannt, zumal er sich aus verschiedenen kleinen Ursachen ergibt, die dann aber doch eine große Wirkung zeigen. Nämlich, wenn die Geschwindigkeit sich durch das Einwirken eines äußeren Drehmoments, wie etwa die Gezeitenreibung, ändert.

Weiterhin kann sich der Gesamtdrehimpuls in verschiedener Weise auf Untersysteme wie Atmosphäre, Erdmantel und Erdkern umverteilen und sich schließlich durch Verformung wie nacheiszeitlicher Landhebung oder Massenverteilung das Trägheitsmoment der Erde ändern. Die Folge: Der Gesamtdrehimpuls bleibt zwar gleich, aber es kommt zu einer anderen Drehgeschwindigkeit (Pirouetteneffekt).

Die scheinbar mit 66,5 Grad gegenüber ihrer Bahnebene gleich geneigte Erdachse schwankt über einen Zeitraum von 41.000 Jahren zwischen 21,8 und 24,4 Grad. Da die Achsenneigung uns die Jahreszeiten beschert, ergibt sich: Je stärker die Achsenneigung, desto größer ist der Unterschied zwischen Sommer und Winter.

Zwischen Kreis und Ellipse

Die «Schuldigen» sind Sonne und Mond. Versuchen sie doch mit ihren Anziehungskräften, den Äquatorwulst der Erde aufzurichten. Der Planet reagiert wie ein altmodischer Kreisel, nämlich mit einer voranschreitenden Bewegung in Form eines Kreises. Diese Präzession führt zu einer rund 27.000 Jahre dauernden Kreisbewegung sowie Verschiebung der Tag- und Nachtgleiche-Daten.

Schließlich ist auch die Bahn der Erde Veränderungen unterworfen. Sie ist eine Ellipse, in deren Brennpunkt die Sonne steht. So schwankt der Erdabstand im Verlauf eines Jahres zwischen 147,1 Millionen Kilometern Anfang Januar (Perihel) und 152,1 Millionen Kilometern Anfang Juli (Aphel). Im Verlauf von 100.000 Jahren ändert sich die Bahnform (Exzentrizität) wie ein gezogener Gummiring von einem fast vollkommenen Kreis zu einer länglichen Ellipse und wieder zurück. Das lässt die Entfernung zwischen Erde und Sonne um 18,15 Millionen Kilometer schwanken.

Da durch dieses Wechselspiel die von der Sonne eingestrahlte Energiemenge und Energieverteilung auf der Erde schwankt, ist klar, dass das globale Klima beeinflusst wird. Im Extremfall kann es auch zu Eiszeiten kommen. Vor rund 13.000 Jahren war allerdings das Gegenteil der Fall. Da fiel der Sommer in die Zeit des geringsten Sonnenabstandes (Perihel). Das führte nicht nur zu einem Abschmelzen der große Teile Europas, Asiens und Nordamerikas bedeckenden Eismassen, sondern auch zur Ausbreitung des Menschen über die gesamte Erde.

kat/car/reu/news.de

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