Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

Planeten Jorden

Oprindelig forfatter GuLa

Jorden har pladsen som nummer tre af de otte kendte planeter, der kredser om Solen (figur 3-1). De fire indre planeter, Merkur, Venus, jorden og Mars, er alle små og opbygget af sten. Så følger de fire store, ydre planeter Jupiter, Saturn, uranus og Neptun, der overvejende består af gasser, men som dog har en kerne af sten.

Jordens opbygning

Jorden har form som en kugle, der er en smule fladtrykt ved polerne. Derfor er radius ved Ækvator større end ved polerne; men gennemsnitlig er den 6371 km. Man har kortlagt jordens indre ved seismiske målinger, hvor man måler på de lydbølger, der opstår ved jordskælv og sprængninger med dynamit. Lydbølgerne går ind mod jordens centrum, reflekteres af lag inde i jorden og opfanges igen af målere på jordoverfladen. Deres vandringstid bruges så til at udregne afstanden fra overfladen og ned til lagene, og til at bestemme, hvilke bjergarter lagene består af. Også meteoritter, der fra verdensrummet er faldet ned på jordoverfladen, kan vise noget om jordens indre sammensætning, da de formodes at stamme fra lignende planeters indre.

 FIGUR 3-1. Jorden er den tredje planet i solsystemet, og så vidt man ved den eneste med liv på.

FIGUR 3-1. Jorden er den tredje planet i solsystemet, og så vidt man ved den eneste med liv på.

De inderste 3479 km kaldes jordens kerne (figur 3-2). Kernen vejer 1/3 af jordens samlede masse, og den formodes overvejende at bestå af jern. Den danske seismolog Inge Lehmann viste, at kernen må være fast inderst og at den ydre del må være flydende. Ifølge nyere undersøgelser kan der være højdeforskelle på op til 5 kilometer i „landskabet“ mellem den flydende og faste kerne.

Annonce

Man regner med, at temperaturen i jordens centrum er 4000-5000 °C. At jorden er varm indvendig, ser man fra vulkaner, varme kilder og varme i minegange. Faktisk stiger temperaturen gennemsnitlig med 2-3 °C per 100 m ned gennem de øverste lag af jorden.

Uden på kernen er der 2851 km kappe. De indre dele af kappen, astenosfæren, består af bjergarten peridotit, der er opbygget af mineralerne olivin og pyroxen. De ydre dele af kappen, det vil sige de yderste 200 kilometer, består inderst af den delvist smeltede astenosfære, og uden på den findes litosfæren. Sidstnævnte består af store faste plader, de såkaldte kontinentalplader, der flyder på det delvist smeltede underlag.

 FIGUR 3-2. Jordens indre består af en kerne af jern, en kappe og en tynd skorpe.

FIGUR 3-2. Jordens indre består af en kerne af jern, en kappe og en tynd skorpe.

Oven på litosfærens plader ligger Jordens skorpe. Under oceanerne er den kun ca. 5 km tyk, under kontinenterne er den ca. 40 km tyk, men den kan være op til 65 km tyk under høje bjerge. Den består overvejende af granitbjergarter, men under de dybe oceaner består den kun af vulkanske bjergarter som basalt. Grænsen mellem kappen og skorpen kaldes Moho efter den jugoslaviske seismolog Mohorovičić.

Den tynde skorpe, som vi mennesker bevæger os rundt på og arbejder i, udgør derfor kun forsvindende lidt af Jordens samlede tykkelse. 40 kilometer er kun 0,5 % af Jordens længste radius. Hvis vi til sammenligning tager en fersken med en radius på 5 cm, vil denne procentdel udgøre 1/4 mm, hvilket vel svarer til ferskenhudens tykkelse. Den hidtil dybeste boring, der er udført på Kolahalvøen i Rusland, nåede 12,26 km ned, så man har endnu ikke boret ned i ferskenkødet.

 FIGUR 3-3. Jordens puslespil. I 1912 foreslog den tyske meteorolog Alfred Wegener, at landene havde hængt sammen i et superkontinent, bl.a. fordi gamle bjergarter på forskellige kontinenter var ens.

FIGUR 3-3. Jordens puslespil. I 1912 foreslog den tyske meteorolog Alfred Wegener, at landene havde hængt sammen i et superkontinent, bl.a. fordi gamle bjergarter på forskellige kontinenter var ens.

I skorpens fordybninger findes havene, og over hav og land ligger atmosfæren. Atmosfæren har ingen skarp afgrænsning ud mod verdensrummet, og for de geologiske fænomener er det stort set kun den nedre del, troposfæren, der har betydning. Her optræder vindsystemerne, de fleste vigtige klimatiske forhold og dyre- og plantelivet. Troposfæren er mellem 8 og 20 kilometer tyk.

Jordens kontinentalplader

Jordens litosfære er som nævnt ikke en sammenhængende fast skal, men er brudt op i flere sammenstødende plader, der bevæger sig rundt i forhold til hinanden. Dette fænomen kaldes kontinentalvandring, eller pladetektonik, og teorien herom er en af de mest grundlæggende for den moderne geologiske videnskab.

Allerede i 1596 så geografen Abraham Ortelius, at Sydamerikas østkyst passer ind i Afrikas vestkyst som en brik i et puslespil. I slutningen af 1800-tallet foreslog østrigeren Eduard Suess, at kontinenterne på et tidspunkt havde været samlet i kontinentet Gondwana, da man fandt de samme fossiler i verdensdele, der var adskilt af oceaner. Da dyrene ikke havde kunnet svømme over oceanerne, må landene have hængt sammen, konkluderede han.

 FIGUR 3-5. Fossiler fra øglen Mesosaurus er kun blevet fundet i Sydamerika og Afrika. Hvis øglen kunne have svømmet over Atlanterhavet, kunne den også have svømmet til andre verdensdele. Derfor må de to kontinenter have hængt sammen.

FIGUR 3-5. Fossiler fra øglen Mesosaurus er kun blevet fundet i Sydamerika og Afrika. Hvis øglen kunne have svømmet over Atlanterhavet, kunne den også have svømmet til andre verdensdele. Derfor må de to kontinenter have hængt sammen.

Men det var den tyske meteorolog Alfred Wegener (figur 3-4), der omkring 1912 udviklede grundlaget for den moderne teori. Hans argumenter var bl.a., at man fandt de samme bjergarter og bjergkæder i kontinenterne på begge sider af Atlanterhavet (figur 3-3). Også fossilfundene understøttede hans teori, da man f.eks. fandt den samme forstenede øgleart i både Sydamerika og Afrika, men ikke på andre kontinenter. Hvis den havde svømmet over Atlanten, burde den også have spredt sig til andre verdensdele. At den fandtes disse to steder skyldtes ifølge Wegener, at kontinenterne havde hængt sammen i superkontinentet Pangæa, og ikke at der havde været en nu sunket landbro mellem dem (figur 3-5).

I de følgende år blev Wegeners teori kun anerkendt af få, da man manglede endelige beviser. En af teoriens tidlige tilhængere var den britiske geolog Arthur Holmes, der i 1928 foreslog, at drivkraften bag kontinentalpladernes vandring var strømme i de flydende lag under pladerne. Men først i 1950'erne fik man gode målinger til støtte for teorien, da man blev i stand til at undersøge havbunden i dybhavene – bl.a. Den Midtatlantiske Højderyg, hvor kontinentalpladerne glider fra hinanden. Det var især den amerikanske geolog Harry Hess, der leverede de afgørende indicier for teorien, bl.a. forklaringer på, hvad der sker, hvor pladerne spredes og samles.

Hele Jorden er som nævnt dækket af bevægelige plader, der grænser op til hinanden (figur 3-6). Da jordoverfladens areal er nogenlunde konstant, må pladernes bevægelser indrette sig efter hinanden. Det sker ved, at de bevæger sig i forhold til hinanden på tre forskellige måder, der giver følgende pladegrænser eller -zoner:

- Spredningszoner
- Sammenstødszoner
- Sideværts forkastningszoner

 FIGUR 3-4. Alfred Wegener (1880-1930), kontinentalplade-teoriens fader, døde på en ekspedition over Grønlands indlandsis.

FIGUR 3-4. Alfred Wegener (1880-1930), kontinentalplade-teoriens fader, døde på en ekspedition over Grønlands indlandsis.

I spredningszonerne (figur 3-7) bevæger pladerne sig væk fra hinanden. Det kan enten ske som havbundspladespredning eller landpladespredning.

Havbundspladespredning kender man f.eks. fra Den Midtatlantiske Højderyg, hvor Den Nordamerikanske Plade og Den Eurasiske Plade glider fra hinanden med omkring 1,8-4,1 cm om året. Vulkansk magma flyder op fra den sprække, der opstår mellem pladerne, og danner ny havbund. Da Island er gennemskåret af Den Midtatlantiske Højderyg, også kaldet Reykjanes Ryggen, vil øens to halvdele bevæge sig mod øst og vest, og den opstigende magma vil gøre øen større. Det er grunden til, at der er så mange vulkaner på Island (figur 3-9).

Eksempler på landplade-spredning findes i Rhindalen i Tyskland og i Riftdalen i Østafrika, hvor kontinentalpladen deles og bevæger sig i to modsatte retninger. I begge tilfælde stiger der ikke nyt magma op til overfladen, men i stedet dannes der en sprækkedal. Begge disse spredninger er kun lidt aktive i dag.

I sammenstødszonerne (figur 3-7) vil pladerne enten blive foldet op mod hinanden, eller den ene vil dykke ned under den anden. I det første tilfælde opfoldes en bjergkæde, som det f.eks. skete med Himalaya, Alperne og endnu tidligere Den Skandinaviske Fjeldkæde. F.eks. blev Alperne dannet, da Den Afrikanske Plade tørnede sammen med Den Eurasiske Plade. I det andet tilfælde, hvor den ene plade synker ned under den anden, opstår en såkaldt subduktionszone. Litosfærepladen forsvinder ned i den flydende asthenosfære, hvor den smelter og atter stiger op mod jordoverfladen.

NID-2-47.png

NID-2-48.png

NID-2-49.png

FIGUR 3-7. Kontinentalplader bevæger sig fra hinanden i spredningszoner (A). mod hinanden i sammenstødszoner (B) og langs hinanden i sideværts forkastningszoner (C). A og B omtegnet af Jørgen Strunge efter Press og Siever, 1998. C omtegnet af Jørgen Strunge efter Marshak, 2001.

Hvis det er en oceanbundsplade, der dykker ned under en anden oceanbundsplade, vil det opstigende magma danne vulkaner i en række parallelt med neddykningszonen, en vulkansk øbue. Foran øbuen, hvor selve neddykningen sker, dannes der en dybhavsgrav. Japan er et godt eksempel på en vulkansk øbue med Japangraven og Marianergraven som dybhavsgrave. Den sidstnævnte er med sine 11 km verdens dybeste revne i oceanbunden.

En oceanbundsplade kan også dykke ned under en landplade. Det finder man et eksempel på ved Sydamerikas vestkyst, hvor Nazca-Pladen dykker ned under Den Sydamerikanske Plade og samtidig presser denne landplade opad. Ved nedsynkningen dannes en gravsænkning, Peru-Chile Graven, og ved oppresningen dannes Andesbjergene.

Endelig kan en landplade dykke ned under en anden landplade. Det sker i Europa, hvor Den Afrikanske Plade dykker ned under den Eurasiske og Den Anatolske Plade. Denne neddykning er grunden til, at vulkanen Etna i Italien stadig er aktiv, og at der er voldsomme jordskælv i især Tyrkiet og Grækenland.

I sideværts forkastningszoner (figur 3-7) glider pladerne horisontalt til hver sin side langs en revne, en forkastning. Et kendt eksempel er San Andreas-forkastningen i Californien, hvor Stillehavspladen glider mod nordvest og Den Nordamerikanske Plade mod sydøst med 5,6 cm om året. Det er årsagen til de jordskælv, som indbyggerne i San Francisco har lidt under gennem tiderne.

 FIGUR 3-8. Hvor kontinentalpladerne mødes, er der særlig mange jordskælv og vulkaner.

FIGUR 3-8. Hvor kontinentalpladerne mødes, er der særlig mange jordskælv og vulkaner.

Aktive vulkaner findes altså typisk langs sprednings- og sammenstødszoner, hvor der kan trænge magma op til overfladen. Jordskælv findes typisk langs sammenstøds- og sideværts forkastningszoner, hvor pladerne skubber og skurer mod hinanden (figur 3-8).

Jordens magnetfelt

Magneter har været kendt i mindst 2000 år, og de første stammer sandsynligvis fra magnetjernsten i klipperne nær oldtidsbyen Magnesia. Men først i 1600-tallet forklarede William Gilbert, hvordan magneterne i et kompas virkede, og han antog også, at hele Jorden var en stor magnet. Denne antagelse var stort set korrekt. Omkring jorden findes et magnetfelt, der fungerer, som om der lå en stor stangmagnet i jordens centrum, dog med en hældning på gennemsnitlig 11° i forhold til jordens rotationsakse. Det betyder, at den magnetiske nordpol godt nok peger mod nord, men at den ligger noget sydligere end den geografiske nordpol, og omvendt med sydpolen.

Desværre for den gode forklaring er jordens indre så varm, at magnetisering af materialerne er umulig. Man mener i stedet, at jordens magnetfelt produceres af en slags gigantisk dynamo, der sandsynligvis er jordens ydre kerne af flydende jern (figur 3-10). Radioaktiviteten i kernen skaber varmestrømme, der får den flydende kerne til at bevæge sig og skabe elektriske strømme, der producerer et magnetfelt.

 FIGUR 3-10. Jordens magnetfelt opfører sig, som om der lå en stor stangmagnet inde i Jorden, men stammer egentlig fra en dynamo.

FIGUR 3-10. Jordens magnetfelt opfører sig, som om der lå en stor stangmagnet inde i Jorden, men stammer egentlig fra en dynamo.

Det er godt for de levende organismer, at jorden har et magnetfelt, for det beskytter mod kosmisk stråling. Magnetfeltet har naturligvis også haft stor betydning for opdagelses- og handelsrejsende, militæret og mange andre gennem tiderne, da man kan navigere efter en lille magnetnål, der automatisk vil rette sin nordpol mod jordens magnetiske nordpol. Man skal bare huske at tage højde for, at den magnetiske og geografiske nordpol ikke er sammenfaldende ved at korrigere for misvisningen.

Jordens magnetfelt er imidlertid ikke en fast størrelse, hverken i styrke eller placering. Over meget lange tidsrum kan magnetpolerne skifte plads, så den magnetiske sydpol peger mod nord. Det kaldes revers polarisering, mens det, vi har i dag, kaldes normal polarisering. Når varmt materiale som f.eks. lava, magma eller stenene i et menneskes ildsted køler af, vil magnetiserbare mineraler blive magnetiske i den retning, som polerne har på afkølingstidspunktet. Også små sandkorn med magnetiserbare mineraler kan dale til bunds i havet og finde en bestemt polretning, så man senere kan aflæse den i sedimentet. Når man i dag måler denne magnetiske hukommelse, kan man se, om materialet blev afkølet i en normal eller revers periode, og på den måde kan bjergarten dateres.

 FIGUR 3-11. Langs Den Midtatlantiske Højderyg kan man kortlægge bånd af forskellige aldre. De viser, at Jordens magnetpoler har byttet plads gennem tiden, og hvor gammel havbunden er.

FIGUR 3-11. Langs Den Midtatlantiske Højderyg kan man kortlægge bånd af forskellige aldre. De viser, at Jordens magnetpoler har byttet plads gennem tiden, og hvor gammel havbunden er.

Man kan også datere spredningen af kontinentalpladerne langs Den Midtatlantiske Højderyg (figur 3-11). Når Den Nordamerikanske Plade og Den Eurasiske Plade glider fra hinanden, bobler der nyt lava op, som størkner med størkningstidspunktets magnetiske retninger. Man kan måle bånd af både normalt og reverst magnetiserede bjergarter på havbunden parallelt med spredningsryggen. Hvis man tæller antallet af normale og reverse bånd, kan man få et udtryk for, hvornår pladerne begyndte at gå fra hinanden.

Endelig kan man bruge magnetisme til at se, hvordan kontinentalpladerne har flyttet sig rundt på Jorden over lange tidsrum. Man kan måle den magnetiske retning i størknede materialer af forskellig alder på hvert kontinent, og den enkelte måling vil vise, hvor kontinentet lå i forhold til magnetisk nord på bestemte tidspunkter. Over korte tidsperioder, f.eks. århundreder, er denne metode ikke brugbar, da de magnetiske poler som nævnt vandrer. Det betyder omvendt, at man i historisk tid kan bestemme et materiales alder, da man kender polvandringens bane fra gamle optegnelser. Hvis vi kender alderen af polens placering på en bestemt breddegrad, vil materiale med magnetretning mod en pol på denne breddegrad have den pågældende alder.

NID-2-52.png

NID-2-51.png

FIGUR 3-9. A) Island gennemskæres af Den Midtatlantiske Højderyg, hvor kontinentalpladerne spreder sig med 1,94 cm om året. I revnen stiger der lava op, og det er grunden til de mange vulkaner på øen. Samtidig bliver Island større hvert år. B) Ved Pingvellir-sletten på Island kan man se opsprækningen som nogle smukke dybe, vandfyldte kløfter. Her, hvor to „kontinenter“ driver fra hinanden, kan man på nogle minutter gå fra Den Nordamerikanske Plade til Den Eurasiske Plade.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Gunnar Larsen: Planeten Jorden i Naturen i Danmark, Fenchel, Larsen, Vestergaard, Friis Møller og Sand-Jensen (red.), 2006-13, Gyldendal. Hentet 19. august 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=483661

Teksten indgår i værket Naturen i Danmark, der består af 5 bind. I værket beskrives dyr og planter i Danmarks vandløb, have, skove og åbne landskaber. Læs om værket på gyldendal.dk