Eine tiefgründige Frage: Woher wissen Wissenschaftler, dass die Erde einen Kern und einen Mantel hat?

Der innerste Teil der Erde wird als Kern bezeichnet und ist in einen festen inneren Kern und einen flüssigen äußeren Kern unterteilt. Der Kern ist vom Mantel umhüllt, über dem Mantel befindet sich die Kruste, und wir Menschen leben auf der Kruste. Dies ist heute im Grunde gesunder Menschenverstand der Wissenschaft.

Der Radius der Erde beträgt mehr als 6.300 Kilometer. Im Vergleich zur Erde ist die Kruste mit einer Dicke von etwa 5 bis 70 Kilometern sehr dünn. Man muss sich allerdings darüber im Klaren sein, dass die größte von Menschen bisher gebohrte Tiefe, beispielsweise bei einigen Öl- und Gasexplorationsbohrungen, lediglich etwa 14 Kilometer beträgt und die Erdkruste dabei nicht durchdrungen ist. Der tiefste Punkt der Erdkruste, den der Mensch je erreicht hat, ist die Mponeng-Goldmine in Südafrika, die nur etwa 4.300 Meter tief ist.

Da es dem Menschen nie gelungen ist, in den Erdkern oder gar in die Erdkruste vorzudringen, woher wissen wir dann etwas über die innere Struktur der Erde?

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Dieses Problem bereitet den Menschen schon seit langer Zeit Sorgen. Anfangs dachten manche Leute, die Erde sei hohl. Halley beispielsweise, der berühmte Wissenschaftler, der den Halleyschen Kometen entdeckte, glaubte, die Erde sei ein Planet mit drei Schalen. Die äußerste Schale war 500 Meilen tief. Jede Schale war konzentrisch und durch die Atmosphäre voneinander getrennt. Jede Granate rotierte mit einer anderen Geschwindigkeit. Der große Mathematiker Euler glaubte, dass es im Inneren der Erde keine vielen Schalen gebe, sondern eine kleine Sonne mit einem Durchmesser von 960 Kilometern, die die innere Zivilisation erleuchte.

Aber Spekulation ist bloß Spekulation und niemand kann wissenschaftliche Beweise für die innere Struktur der Erde liefern. Während die Menschen noch hitzig über die Theorie der hohlen Erde diskutierten, entdeckte der berühmte Meteorologe und Seismologe Mohorovich durch die Untersuchung „seismischer Wellen“ indirekt das Geheimnis des Untergrunds.

Seismische Wellen haben in unterschiedlichen Medien unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten. Genau wie Lichtwellen werden sie beim Durchgang durch verschiedene Medien gebrochen und reflektiert. Solche Medienschnittstellen werden als „Wellengeschwindigkeitsdiskontinuitäten“ bezeichnet. Einfach ausgedrückt ist die Geschwindigkeit seismischer Wellen unterschiedlich, wenn sie durch unterschiedliche Wellengeschwindigkeitsdiskontinuitäten verlaufen. Wissenschaftler können seismische Wellen mithilfe von Instrumenten aufzeichnen. Wenn seismische Wellen ein Medium mit einer schnelleren Wellengeschwindigkeit durchlaufen, werden sie vom Seismographen früher aufgezeichnet; andernfalls werden sie später aufgezeichnet. Daher können wir anhand dieses Zeitunterschieds auf die Struktur des unterirdischen Mediums schließen.

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Im Jahr 1911 registrierte das Zagreber Meteorologische Observatorium, an dem Mohorović arbeitete, ein verheerendes Erdbeben im Kuleba-Tal auf der Balkanhalbinsel. Ihm fiel auf, dass einige seismische Wellen das Observatorium früher als erwartet erreichten. Nach Untersuchungen stellte er fest, dass sich die Geschwindigkeit der seismischen Wellen erheblich änderte, als sie sich etwa 50 Kilometer unter der Erde ausbreiteten. Die Geschwindigkeit der Longitudinalwellen erhöhte sich schlagartig von etwa 7,0 Kilometern pro Sekunde auf etwa 8,1 Kilometer pro Sekunde, und die Geschwindigkeit der Transversalwellen erhöhte sich schlagartig von 4,2 Kilometern pro Sekunde auf 4,4 Kilometer pro Sekunde. Mohorovich glaubte daher, dass es 50 Kilometer im Inneren der Erde eine Diskontinuitätsfläche gebe.

Bisher haben wir durch seismische Wellen zwei Hauptdiskontinuitäten erster Ordnung in der Wellengeschwindigkeit im Erdinneren identifiziert. Dabei handelt es sich um die Mohorovic-Diskontinuität (kurz Moho) und die Gutenberg-Diskontinuität. Der Teil über der Moho wird als Kruste bezeichnet, der Teil zwischen der Gutenberg-Diskontinuität und der Moho als Mantel und der Teil von der Gutenberg-Diskontinuität bis zum Erdmittelpunkt als Kern.

Quelle: CCTV Wissenschaft und Bildung

Warum ist die hohle Theorie höchstwahrscheinlich falsch? Da seismische Wellen in der Luft grundsätzlich keine Geschwindigkeit haben, haben Wissenschaftler bislang jedoch noch keine großen unterirdischen Bereiche entdeckt, in denen die Geschwindigkeit seismischer Wellen extrem niedrig ist. Darüber hinaus ist es aufgrund der hohen Temperaturen und des hohen Drucks im Untergrund schwierig, eine Substanz zu finden, die einen riesigen Hohlraum im Untergrund stützen kann. Geschichten über die Erforschung des Erdmittelpunkts wie „Die Reise zum Mittelpunkt der Erde“ gibt es nur in Science-Fiction-Romanen.

Wissen Sie, die Temperatur im Erdmittelpunkt beträgt mehr als 6.000 Grad Celsius und der Druck kann 360.000 Megapascal erreichen. Unter solchen Bedingungen können Menschen einfach nicht überleben. Daher ist es für den Menschen heutzutage viel schwieriger, die Erde zu betreten, als in den Himmel zu gelangen.

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