Der Eisenkern unserer Erde


Der Eisenkern der Erde versus die Masse der Erde

Im Internet und in Wikipedia (der Innere Aufbau der Erde) wird behauptet dass die Erde einen Eisenkern hätte. Ich stelle das nicht in Frage, aber wenn ich die Gravitation der Erde nachrechne, da erhalte ich ganz andere Zahlen. Also stimmt da was nicht.

Aber die Gravitation (auch Schwerkraft genannt) auf der Oberfläche der Erde, geht mit der Gravitationsformel, der Masse und der behaupteten Dichte nicht auf.

Ich stelle hier nicht wissenschaftliche Aspekte in Frage, sondern ich behaupte, dass die überall publizierten Daten nicht stimmen können. Oder sind allenfalls hier eventuell Umrechnungen vom englischen System zum metrischen System falsch ausgeführt worden?



Nun schreiten wir weiter zur Dichte der Erde und den Annahmen der heutigen Wissernschaftler

1. Die Gesamtdichte der Erde selbst wird mit 5,515 g/cm3 angegeben. Das ist unumstösslich und resultiert aus der Gravitationsmessung auf der Oberfläche der Erde zum Verhältnis des Durchmessers der Erde. Jede andere Angabe des spezifischen Gewichtes würde mit der vorhandenen Gravitation nicht mehr übereinstimmen.

2. Nun bestimmen wir die Dichte der Kruste der Erde, die zum Teil auf Magma "schwimmt". Die Erdkruste besteht aus Gesteine. Ich zitiere Wikipedia:

Die kontinentale Erdkruste hat eine Dicke von 30 bis 60 km, wobei sie unter Gebirgsländern viel weiter hinab reicht als im Durchschnitt. Dieser liegt bei knapp 40 km, lokale Extrema aber zwischen 25 km (Flachküsten) und 70 km (Himalaja). Wegen ihrer geringen Dichte (Mittelwert 2,67 g/cm³) "schwimmen" die Kontinente höher im Erdmantel als die dichtere ozeanische Kruste, tauchen aber gleichzeitig tiefer hinab.

Somit haben wir eine Dichte der Erdkruste von 2.7 g/cm3 ermittelt. ABER die Erdkruste ist im Schnitt gerade nur 30 - 60 km dick! Dies hat jedoch nur einen geringen Einfluss auf den Berechnungen.

3. Jetzt wollen wir die Dichte des "Oberen Mantels" bestimmen. D.h. jene Ummantelung der Erde, das direkt unter der Erdkruste liegt.

Der "Oberer Mantel" besteht aus Magma. Ich zitiere Wikipedia:

Als oberer Erdmantel wird in den Geowissenschaften jener plastisch verformbare Teil des Erdmantels bezeichnet, der die Erdkruste trägt und unter ihr bis in Tiefen von 410 km reicht. Zählt man (wie meist üblich) auch die sog. Übergangszone zum Obermantel, reicht er bis in etwa 750 Kilometer Tiefe (die Angaben in der Fachliteratur schwanken zwischen 650 und 900 km).
Da die Erdkruste je nach geographischer Lage auf Kontinent oder Meer eine Dicke zwischen 10 und 70 km besitzt, hat der obere Erdmantel eine örtlich leicht veränderliche Mächtigkeit von etwa 700 km 30 km. Die Tiefe seiner möglichen unteren Begrenzung ist jedoch relativ einheitlich. Sie äußert sich durch eine plötzliche Zunahme der Dichte von etwa 4,2 auf 4,5 g/cm³.
Hingegen ist die obere Grenzfläche - zwischen Erdkruste und Mantel - durch eine Änderung der Gesteine charakterisiert: Oben helle Granite und andere "saure" Gesteine (hoher Anteil an Quarz = SiO2), unten dunkle, "basische" Basalte und Silikate. ........ Trotz zunehmender Temperatur von hunderten Graden sind die Gesteine bis in Tiefen von 100-150 km noch fest und relativ spröde. Daher wird die oberste Schicht des Erdmantels (durchschnittlich 100 km) zusammen mit der Erdkruste auch Lithosphäre genannt.

Nun stellen wir fest, dass die Quarzite bis 100 km tief reichen. D.h. zugunsten jener, die einen Eisenkern haben wollen bin ich bereit eine mittlere Dichte der Erdkruste von 2.7 g/cm3 bis in einer Tiefe von 100 km zu akzeptieren. Danach aber eine mittlere Dichte von 4,2 g/cm3 bis in einer Tiefe von 600 km. Hingegen ca. 5,9 bis 3000 km.

erdinneres

Quellen:
  • Wikipedia: Der Erdkern
  • Astrolexikon: Das Innere der Erde
  • Vulkane.net: Der Aufbau der Erde

  • Meine eigenen Berechnungen

    Ich nehme mal an, dass das, was uns die heutige Wissenschaft durchgibt, richtig sei und berechne damit "rückwärts" die mittlere Dichte der Erde.

    1.Fehlerhafte Berechnungen des spezifischen Gewichtes in der Fachpresse

    Im inneren Erdkern sollen wir zu 80% Eisen und 20 % Nickel haben und ein Spezifisches Gewicht von bis zu 13 g/cm3. Das ist schlichtweg lächerlich und verlässt die guten Sitten der Wissenschaft.

    - Eisen hat ein spezifisches Gewicht von 7,874 g/cm3;
    - Nickel hat ein spezifisches Gewicht von 8.910 g/cm3.

    - Auf der Basis von 80/100 + 20/100 mit Eisen + Nickel lässt sich folgender spezifische Gewicht bei ca. 20 Celsius berechnen:
    8,081 g/cm3
    .

    Warum dann daraus wundersam 11,5 bis 13 g/cm3 werden (Eisen und Nickel kann man nicht komprimieren) müssen unsere Wissenschaftler erklären. Insbesondere gibt auch zu bedenken, dass ein fester Kern mit einer Temperatur von 3000 - 5000 Celsius "expandieren" würde und sich auf gar keinen Fall komprimieren lassen würde. Das heisst, das spezifische Gewicht würde sich nochmals reduzieren. Meiner Meinung nach haben hier unsere Wissenschaftler die sachliche Physik verlassen.


    2. Inkonsistenz: Fehlerhafte Berechnung der Gesamtdichte (durch das Gewicht)

    Berechnungsgrundlagen:
  • Pi = 3.14159
  • Annahme Erddurchmesser = 12760
  • Dichte 5,517
  • Annahme Total-Volumen = 1'087,8 x 109
  • Gewicht der Erde = ca. 5954 (x 1018 t = Gewicht)
  • Berechnungsvariante mit Annahme des spezifischen Gewichtes und den Daten der einschlägigen Fachseiten und der heutigen Wissenschaftler.

    Meine Berechnungsvariante, wie es in etwa sein müsste, falls die Erde tatsächlich ein Eisen-Nickel-Kern haben sollte.

    Volumen Erdkruste (Annahme = 100 km dick) = 1087,8 -1037,4 = 50,4
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 12560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 50,4 x 1018 t x 2,7 = 136,1 x 1018 t
    Volumen Erdkruste (Annahme = 100 km dick) = 1087,8 -1037,4 = 50,4
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 12560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 50,4 x 1018 t x 2,7 = 136,1 x 1018 t
    Volumen Oberer Mantel (Annahme = 500 km dick) = 1037,4 -808,8 = 228,6
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 11560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 228.6 x 1018 t x 4,2 = 960,1 x 1018 t
    Volumen Oberer Mantel (Annahme = 500 km dick) = 1037,4 -808,8 = 228,6
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 11560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 228.6 x 1018 t x 4,2 = 960,1 x 1018 t
    Volumen Unterer Mantel (Annahme = 2500 km dick) = 808,8 -161,7 = 647,1
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 6560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 647,1 x 1018 t x 5,9 = 3817.91 x 1018 t
    Volumen Unterer Mantel (Annahme = 2500 km dick) = 808,8 -161,7 = 647,1
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 6560 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 647,1 x 1018 t x  5,5 = 3559 x 1018 t
    Volumen äusserer Erdkern (Annahme = 2200 km dick) = 161,7 -5,5 = 156,2
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 2160 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 156,2 x 1018 t x 10 = 1562 x 1018 t
    Volumen äusserer Erdkern (Annahme = 2200 km dick) = 161,7 -5,5 = 156,2
    (Durchmesser der restlichen Kugel = 2160 km)
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 156,2 x 1018 t x  8,08 = 1262,1 x 1018 t
    Volumen innerer Erdkern (Annahme = 2160 km dick) = 5,5
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 5,5 x 1018 t x 12 = 66 x 1018 t
    Volumen innerer Erdkern (Annahme = 2160 km dick) = 5,5
    Daraus ergibt sich ein Gewicht von 5,5 x 1018 t x  8,08 = 44,5 x 1018 t
    Total Gewicht aus obigen Daten = 6541 x 1018 t Total Gewicht aus obigen Daten = 5961,8 x 1018 t

    Überlegungen:

    Hätte die Erde im inneren Kern eine spezifisches Gewicht von 13,0, dann müsste sie zwangsläufig im äusseren Erdkern ein spezifisches Gewicht von mindestens 9 - 10 haben. Dann aber würden die Berechnungen bereits nicht mehr aufgehen, da es unlogisch erscheint, dass die Erde im unteren Erdmantel ein spez. Gewicht von weniger als 5,5 hätte. Im unteren Erdmantel, dass die dickste Schicht der Erde ausmacht, dürfte das spezifische Gewicht - aus logischen Gründen - in etwa mit dem gesamten spezifischen Gewicht übereinstimmen. Also ca. 5,5.

    © 2013.06 Pierluigi Peruzzi



    Quellen dazu:
  • Wikipedia: Der Erdkern
  • Astrolexikon: Das Innere der Erde
  • Vulkane.net: Der Aufbau der Erde